使用ConnectionMode.Direct未设置ConnectionProtocol的影响及错误排查

问题背景 #

我正在阅读Azure Cosmos DB连接策略相关内容，看到使用ConnectionMode = ConnectionMode.Direct时需要设置ConnectionProtocol。另有资料指出ConnectionMode.Direct默认适配TCP协议，因此应该将ConnectionProtocol设为Protocol.Tcp。但Protocol枚举的默认值是Https，我有几个疑问：

• 不设置ConnectionProtocol属性时，是否会默认使用Https？
• 如果默认用Https，会引发什么问题吗？
• 我们的代码没设置这个属性，近期出现ServiceUnavailableException和SNAT端口耗尽错误，是否和这个配置有关？

相关业务代码 #

var connectionPolicy = new ConnectionPolicy
{
    //ConnectionProtocol = Protocol.Tcp, // 未设置此属性！
    ConnectionMode = ConnectionMode.Direct,
    RequestTimeout = TimeSpan.FromSeconds(10),
    UserAgentSuffix = "ING",
    RetryOptions = new RetryOptions
    {
        MaxRetryAttemptsOnThrottledRequests = 5,
        MaxRetryWaitTimeInSeconds = 2
    }
};

var client = new DocumentClient(new Uri(endpoint), authKey, connectionPolicy, ConsistencyLevel.Session);

参考Protocol枚举定义 #

public enum Protocol
{           
    Https,            
    Tcp
}

问题解答 #

1. 默认协议确认
   是的，未显式设置ConnectionProtocol时，会默认使用Protocol.Https。C#中枚举的默认值为其定义的第一个成员，而Protocol枚举的第一个成员就是Https。

2. Direct模式下使用Https的影响
   ConnectionMode.Direct的设计初衷是通过TCP长连接实现低延迟、高吞吐量的通信。若配合Https协议使用，会产生以下问题：

• 连接性能损耗：Https基于HTTP无状态模型，每次请求需要重新完成TLS握手，相比TCP长连接的复用机制，额外开销显著，会降低整体请求处理效率。
• SNAT端口耗尽风险：Https的短连接特性会导致频繁创建、销毁TCP连接，每个连接都会占用一个SNAT端口。当请求量较大时，会快速耗尽可用SNAT端口，直接引发连接失败。

3. 与当前报错的关联
   你遇到的ServiceUnavailableException和SNAT端口耗尽错误，几乎可以确定和未设置ConnectionProtocol = Protocol.Tcp有关。Direct模式下误用Https产生的大量短连接，会快速消耗SNAT端口资源，导致新请求无法建立连接，最终触发服务不可用的异常。

修复方案 #

在ConnectionPolicy中显式指定TCP协议，确保Direct模式使用长连接：

var connectionPolicy = new ConnectionPolicy
{
    ConnectionProtocol = Protocol.Tcp, // 新增此配置项
    ConnectionMode = ConnectionMode.Direct,
    RequestTimeout = TimeSpan.FromSeconds(10),
    UserAgentSuffix = "ING",
    RetryOptions = new RetryOptions
    {
        MaxRetryAttemptsOnThrottledRequests = 5,
        MaxRetryWaitTimeInSeconds = 2
    }
};

内容的提问来源于stack exchange，提问作者David Klempfner