ss25да я думал что если конект идет под идентичными параметарми подключения то каждый php-fpm будет использовать всего 1 процесс БД

нет.
php-fpm
стартуеться одним процесом менеджером, который запускае(по умолчанию динамическая логика) дочерние процесы воркеры - в каждое время один воркер занят только одним запросом. запускает от мин, до макс. плюс есть настройки когда закрывать воркеры. не суть важно.
и так, ограничение на число одновременых подключений касаеться всего пула вцелом.

воркер, не кеширует подключения к мусклу, это делает менеджер.
тоесть если воркер завершил обработку запроса, с его точки зрения "закрываеться" подключение к базе. это менеджер его в пул помещает.
когда воркер получает новый запрос на обработку, и надо база, он требует подключение, и менеджер либо выдаст из пула готовое, либо создаст новое.

незнаю нюансы, но тестировал много раз нагрузкой свою систему и могу сказать точно.

если одновременное число обрабатываемых запросов допустим 20. то гарантия что одновременых подключений к базе будет больше 20.

у меня при тестах в среднем было 20 запросов в секунду что приводило к 30-40 одновременым процесам, число подключений к базе было около 60.

не могу сказать точно
-если максимальное число воркеров 100 допустим, то может ли получиться что число подключений окажеться больше 100 - думаю да.

похоже менеджер заново выдаёт подключение с задержкой, а не тутже . поэтому и получаеться что подключений больше чем работающих одновременно процесов.

ЗЫ
лично я пока что остановился на таком решении.
в базе стоит лимит на число подключений. 800, у меня 4 ноды кодключающиеся к базе, на нодах стоит лимит на число воркеров на уровне 180. плюс в код добавлен перехват ошибки достижения лимита подключений - попытка переподключения с задержкой пол секунды.

ЗЫЗЫ
почему именно так.
ибо по неведомой причине, менеджер иногда глючит вплане пула подключений к базе, и начинает плодить новые, так что на базе достигаеться лимит, идёт куча отказов, и потом база ваще падает. по даной делеме на форуме сдесь же - советовали отказаться от постояных подключений, ибо выгода слишком мала чтоб париться...