解决 PostgreSQL 的 PSQLException: “FATAL: sorry, too many clients already” 异常

2024-04-22

教程

1、概览

当 PostgreSQL 服务器无法接受客户端应用的连接请求时，就会抛出 PostgreSQL PSQLException：FATAL: sorry, too many clients already 这个异常。

本文将带你了解如何解决以及防止这个异常。

2、理解问题

DB 服务器启动时的连接数有限。有时，连接会用完。因此，数据库服务器无法提供新的连接。这时，它就会抛出异常：FATAL: sorry, too many clients already。

首先，来了解一下这个问题是如何、何时以及为何出现的。假设有四个 Client 应用连接到 PostgreSQL 数据库：

PostgreSQL 与客户端的连接

大多数情况下，应用会在启动时创建数据库连接池。假设数据库管理员为 PostgreSQL 数据库服务器配置了最多 90 个连接。需要注意的是，数据库会保留一些连接供内部使用。实际可供客户端使用的连接数甚至更少。运维为每个客户端应用配置的连接池大小为 30。

现在，假设运维从 Client-1 开始依次启动 Client 应用。当 Client-4 试图启动时，由于 Client-1、Client-2 和 Client-3 已经创建并阻塞了 90 个连接。因此，当 Client-4 向数据库服务器请求出创建 30 个连接时，服务器拒绝了请求，并显示错误 “FATAL: sorry, too many clients already”。

当开发人员尝试使用 psql、psgAdmin、DBeaver 等数据库管理工具连接 PostgreSQL 服务器时，也会出现该错误。因为这些工具也会尝试获取与数据库的连接，如果连接不足，它们也可能遇到同样的错误。

3、排除故障

首先，通过在 PostgreSQL 数据库中运行查询来确定最大连接数：

show max_connections

默认情况下，该值为 100，可以通过修改数据库配置文件 postgresql.conf 中的 max_connections 属性来设置它：

/var/lib/postgresql/data # cat postgresql.conf | grep max_connections
max_connections = 100                   # (change requires restart)

不过，应该首先找出数据库连接使用率高的原因，而不是将其设置为更高的值，这样才能找到永久性的解决方案。

当客户端程序抛出此类错误时，我们必须确定数据库服务器的活动连接数。每个活动连接都有一个后端进程在数据库服务器中运行。PostgreSQL 数据库会在 pg_stat_activity 视图中跟踪这些后端进程。

我们可以运行如下 SQL 查询，获取活动连接和空闲连接：

select pid, datname, application_name, client_addr, state 
from pg_stat_activity 
where state in ('idle', 'active')

显示连接详细信息的输出示例如下：

显示 PostgreSQL 连接的详细信息

各列的含义如下：

列	说明
pid	后台进程的进程 ID
datname	连接的数据库名称
application_name	连接到该进程的应用名称
client_addr	连接到该进程的客户端的 IP 地址
state	该进程当前的状态。可能的值有：`active`: 正在执行查询。`idle`：正在等待新的客户端命令

在发现活动连接和空闲连接后，我们可以找出无关紧要的连接，并停止或杀死占用这些连接的后端进程。此外，还可以使用 pg_terminate_backend 系统管理函数从数据库中强制终止会话：

select pg_terminate_backend(147)

数据库函数 pg_terminate_backend() 获取后端进程 ID 147 并终止它。

4、如何防止

防止出现该错误的首要步骤是对应用进行准确的基准测试，以评估其数据库服务器连接需求。基准测试完成后，就可以根据最大连接需求确定数据库服务器的大小和配置。然后，运维团队就可以在应用中设置最佳连接池大小。

此外，在启用自动伸缩的环境中，应该谨慎设置应用进程的连接池大小。当在诸如 Kubernetes 群集之类的环境中自动产生新进程时，数据库中的连接大小可能不足以处理更多的连接请求。

开发人员应在应用中设置适当的 连接超时，并适当关闭连接。这样，连接就不会被长时间保留，并返回到池或数据库服务器。

开发人员在完成工作后，应立即退出 pgAdmin、DBeaver 等数据库管理工具。配置这些工具，使其在一段时间不活动后关闭连接和会话，是一种很好的做法。

运维和网络工程师应限制与数据库服务器的连接。此外，数据库管理员可以对数据库进行配置，以管理允许连接的源 IP。

5、总结

本文介绍了如何解决 PostgreSQL 异常：“FATAL: sorry, too many clients already”，以及该异常出现的原因和避免该异常的最佳实践。

Ref：https://www.baeldung.com/sql/psqlexception-fatal-sorry-too-many-clients-already-solution