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APM系統(tǒng)是什么?有什么用處?

更新時間:2020-07-24 來源:黑馬程序員 瀏覽量:

  自SpringCloud問世以來,微服務(wù)以席卷之勢風(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)勢的同時,也給運維、性能監(jiān)控、錯誤的排查帶來的極大的困難。

  在大型項目中,服務(wù)架構(gòu)會包含數(shù)十乃至上百個服務(wù)節(jié)點。往往一次請求會設(shè)計到多個微服務(wù),想要排查一次請求鏈路中經(jīng)過了哪些節(jié)點,每個節(jié)點的執(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)者和運維團隊幫了大忙,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原理實現(xiàn),我們簡單來看看Dapper中的概念和實現(xiàn)原理。

  先來看一次請求調(diào)用示例:

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

  2、當(dāng)用戶發(fā)起一個請求時,首先到達前端A服務(wù),然后A分別對B服務(wù)和C服務(wù)進行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)用戶的請求;

APM系統(tǒng)01

  
        如何才能實現(xiàn)跟蹤呢?

  Google的Dapper設(shè)計了下面的幾個概念用來記錄請求鏈路:

  ·Span:請求中的基本工作單元,每一次鏈路調(diào)用(RPC、Rest、數(shù)據(jù)庫調(diào)用)都會創(chuàng)建一個Span。大概結(jié)構(gòu)如下:

type Span struct {
    TraceID    int64 // 用于標(biāo)示一次完整的請求id
    Name       string // 單元名稱
    ID         int64 // 當(dāng)前這次調(diào)用span_id
    ParentID   int64 // 上層服務(wù)的span_id,最上層服務(wù)parent_id為null,代表根服務(wù)
    Annotation []Annotation // 注釋,用于記錄調(diào)用中的詳細信息,例如時間
}

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

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

APM系統(tǒng)02

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

  APM的篩選標(biāo)準(zhǔn)

  目前主流的APM框架都會包含下列幾個組件來完成鏈路信息的收集和展示:

  ·探針(Agent):負(fù)責(zé)在客戶端程序運行時搜索服務(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,保存到存儲器

  ·存儲器(Storage):保存數(shù)據(jù)

  ·UI界面(WebUI):統(tǒng)計并展示收集到的信息

  因此,要篩選一款合格的APM框架,就是對比各個組件的使用差異,主要對比項:

  ·探針的性能

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

  ·collector的可擴展性

  能夠水平擴展以便支持大規(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),最好提供代碼級別的可見性以便輕松定位失敗點和瓶頸。

  ·對于開發(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>

  自動檢測應(yīng)用拓?fù)?,幫助你搞清楚?yīng)用的架構(gòu)

  接下來,我們就對比下目前比較常見的三種APM框架的各項指標(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、查找和展現(xiàn)。

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

  ·Skywalking:國產(chǎn)的優(yōu)秀APM組件,是一個對JAVA分布式應(yīng)用程序集群的業(yè)務(wù)運行情況進行追蹤、告警和分析的系統(tǒng)。現(xiàn)在是Apache的頂級項目之一。

       三者對比如下:

APM系統(tǒng)03

  
       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,不過Pinpoint的部署相對比較復(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,數(shù)據(jù)分析能力上也還不錯,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,本文會帶著大家學(xué)習(xí)Skywalking的使用。


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