什么是APM系統(tǒng)?APM的基本原理介紹

　　自SpringCloud問世以來，微服務(wù)以席卷之勢(shì)風(fēng)靡全球，企業(yè)架構(gòu)都在從傳統(tǒng)SOA向微服務(wù)轉(zhuǎn)型。然而微服務(wù)這把雙刃劍在帶來各種優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也給運(yùn)維、性能監(jiān)控、錯(cuò)誤的排查帶來的極大的困難。

　　在大型項(xiàng)目中，服務(wù)架構(gòu)會(huì)包含數(shù)十乃至上百個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)。往往一次請(qǐng)求會(huì)設(shè)計(jì)到多個(gè)微服務(wù)，想要排查一次請(qǐng)求鏈路中經(jīng)過了哪些節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行情況如何，就稱為了亟待解決的問題。于是分布式系統(tǒng)的APM管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

　　什么是APM系統(tǒng)?

　　APM系統(tǒng)可以幫助理解系統(tǒng)行為、用于分析性能問題的工具，以便發(fā)生故障的時(shí)候，能夠快速定位和解決問題，這就是APM系統(tǒng)，全稱是(Application Performance Monitor)。

　　谷歌公開的論文提到的 Google Dapper可以說是最早的APM系統(tǒng)了，給google的開發(fā)者和運(yùn)維團(tuán)隊(duì)幫了大忙，所以谷歌公開論文分享了Dapper。

　　而后，很多的技術(shù)公司基于這篇論文的原理，設(shè)計(jì)開發(fā)了很多出色的APM框架，例如Pinpoint、SkyWalking等。

　　而SpringCloud官網(wǎng)也集成了一套這樣的系統(tǒng)：Spring Cloud Sleuth，結(jié)合Zipkin。

　　APM的基本原理

　　目前大部分的APM系統(tǒng)都是基于Google的Dapper原理實(shí)現(xiàn)，我們簡(jiǎn)單來看看Dapper中的概念和實(shí)現(xiàn)原理。

　　先來看一次請(qǐng)求調(diào)用示例：

　　1、服務(wù)集群中包括：前端(A)，兩個(gè)中間層(B和C)，以及兩個(gè)后端(D和E)

　　2、當(dāng)用戶發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求時(shí)，首先到達(dá)前端A服務(wù)，然后A分別對(duì)B服務(wù)和C服務(wù)進(jìn)行RPC調(diào)用;

　　3、B服務(wù)處理完給A做出響應(yīng)，但是C服務(wù)還需要和后端的D服務(wù)和E服務(wù)交互之后再返還給A服務(wù)，最后由A服務(wù)來響應(yīng)用戶的請(qǐng)求;

　　如何才能實(shí)現(xiàn)跟蹤呢?

　　Google的Dapper設(shè)計(jì)了下面的幾個(gè)概念用來記錄請(qǐng)求鏈路：

　　·Span：請(qǐng)求中的基本工作單元，每一次鏈路調(diào)用(RPC、Rest、數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Span。大概結(jié)構(gòu)如下：

　　·Trace：一次完整的調(diào)用鏈路，包含多個(gè)Span的樹狀結(jié)構(gòu)，具有唯一的TraceID

　　一次請(qǐng)求的每個(gè)鏈路，通過spanId、parentId就能串聯(lián)起來：

　　當(dāng)然，從請(qǐng)求到服務(wù)器開始，服務(wù)器返回response結(jié)束，每個(gè)span存在相同的唯一標(biāo)識(shí)trace_id。

　　APM的篩選標(biāo)準(zhǔn)

　　目前主流的APM框架都會(huì)包含下列幾個(gè)組件來完成鏈路信息的收集和展示：

　　·探針(Agent)：負(fù)責(zé)在客戶端程序運(yùn)行時(shí)搜索服務(wù)調(diào)用鏈路信息，發(fā)送給收集器

　　·收集器(Collector)：負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)格式化，保存到存儲(chǔ)器

　　·存儲(chǔ)器(Storage)：保存數(shù)據(jù)

　　·UI界面(WebUI)：統(tǒng)計(jì)并展示收集到的信息

　　因此，要篩選一款合格的APM框架，就是對(duì)比各個(gè)組件的使用差異，主要對(duì)比項(xiàng)：

　　·探針的性能

　　主要是agent對(duì)服務(wù)的吞吐量、CPU和內(nèi)存的影響。如果探針在收集微服務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)微服務(wù)的運(yùn)行產(chǎn)生了比較大的性能影響，相信沒什么人愿意使用。

　　·collector的可擴(kuò)展性

　　能夠水平擴(kuò)展以便支持大規(guī)模服務(wù)器集群，保證收集器的高可用特性。

　　·全面的調(diào)用鏈路數(shù)據(jù)分析

　　數(shù)據(jù)的分析要快 ，分析的維度盡可能多。跟蹤系統(tǒng)能提供足夠快的信息反饋，就可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)境下的異常狀況做出快速反應(yīng)，最好提供代碼級(jí)別的可見性以便輕松定位失敗點(diǎn)和瓶頸。

　　·對(duì)于開發(fā)透明，容易開關(guān)

　　即也作為業(yè)務(wù)組件，應(yīng)當(dāng)盡可能少入侵或者無入侵其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對(duì)于使用方透明，減少開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)。

　　·完整的調(diào)用鏈應(yīng)用拓?fù)?/p>

　　自動(dòng)檢測(cè)應(yīng)用拓?fù)?，幫助你搞清楚?yīng)用的架構(gòu)

　　接下來，我們就對(duì)比下目前比較常見的三種APM框架的各項(xiàng)指標(biāo)，分別是：

　　·Zipkin：由Twitter公司開源，開放源代碼分布式的跟蹤系統(tǒng)，用于收集服務(wù)的定時(shí)數(shù)據(jù)，以解決微服務(wù)架構(gòu)中的延遲問題，包括：數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、查找和展現(xiàn)。

　　·Pinpoint：一款對(duì)Java編寫的大規(guī)模分布式系統(tǒng)的APM工具，由韓國(guó)人開源的分布式跟蹤組件。

　　·Skywalking：國(guó)產(chǎn)的優(yōu)秀APM組件，是一個(gè)對(duì)JAVA分布式應(yīng)用程序集群的業(yè)務(wù)運(yùn)行情況進(jìn)行追蹤、告警和分析的系統(tǒng)?，F(xiàn)在是Apache的頂級(jí)項(xiàng)目之一。

       三者對(duì)比如下：

　　可見，zipkin的探針性能、開發(fā)透明性、數(shù)據(jù)分析能力都不占優(yōu)，實(shí)在是下下之選。

　　而pinpoint在數(shù)據(jù)分析能力、開發(fā)透明性上有較大的優(yōu)勢(shì),不過Pinpoint的部署相對(duì)比較復(fù)雜，需要的硬件資源較高。

　　Skywalking的探針性能和開發(fā)透明性上具有較大優(yōu)勢(shì)，數(shù)據(jù)分析能力上也還不錯(cuò)，重要的是其部署比較方便靈活，比起Pinpoint更適合中小型企業(yè)使用。

　　因此，本文會(huì)帶著大家學(xué)習(xí)Skywalking的使用。


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