什么是APM系統(tǒng)?APM的基本原理介紹

　　自SpringCloud問世以來，微服務以席卷之勢風靡全球，企業(yè)架構都在從傳統(tǒng)SOA向微服務轉型。然而微服務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，服務架構會包含數十乃至上百個服務節(jié)點。往往一次請求會設計到多個微服務，想要排查一次請求鏈路中經過了哪些節(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，很多的技術公司基于這篇論文的原理，設計開發(fā)了很多出色的APM框架，例如Pinpoint、SkyWalking等。

　　而SpringCloud官網也集成了一套這樣的系統(tǒng)：Spring Cloud Sleuth，結合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，我們簡單來看看Dapper中的概念和實現原理。

　　先來看一次請求調用示例：

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

　　2、當用戶發(fā)起一個請求時，首先到達前端A服務，然后A分別對B服務和C服務進行RPC調用;

　　3、B服務處理完給A做出響應，但是C服務還需要和后端的D服務和E服務交互之后再返還給A服務，最后由A服務來響應用戶的請求;

　　如何才能實現跟蹤呢?

　　Google的Dapper設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，每一次鏈路調用(RPC、Rest、數據庫調用)都會創(chuàng)建一個Span。大概結構如下：

　　·Trace：一次完整的調用鏈路，包含多個Span的樹狀結構，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：

　　當然，從請求到服務器開始，服務器返回response結束，每個span存在相同的唯一標識trace_id。

　　APM的篩選標準

　　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)：負責在客戶端程序運行時搜索服務調用鏈路信息，發(fā)送給收集器

　　·收集器(Collector)：負責將數據格式化，保存到存儲器

　　·存儲器(Storage)：保存數據

　　·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對服務的吞吐量、CPU和內存的影響。如果探針在收集微服務運行數據時，對微服務的運行產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)模服務器集群，保證收集器的高可用特性。

　　·全面的調用鏈路數據分析

　　數據的分析要快 ，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，就可以對生產環(huán)境下的異常狀況做出快速反應，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

　　即也作為業(yè)務組件，應當盡可能少入侵或者無入侵其他業(yè)務系統(tǒng)，對于使用方透明，減少開發(fā)人員的負擔。

　　·完整的調用鏈應用拓撲

　　自動檢測應用拓撲，幫助你搞清楚應用的架構

　　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，分別是：

　　·Zipkin：由Twitter公司開源，開放源代碼分布式的跟蹤系統(tǒng)，用于收集服務的定時數據，以解決微服務架構中的延遲問題，包括：數據的收集、存儲、查找和展現。

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

       三者對比如下：

　　可見，zipkin的探針性能、開發(fā)透明性、數據分析能力都不占優(yōu)，實在是下下之選。

　　而pinpoint在數據分析能力、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，數據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，本文會帶著大家學習Skywalking的使用。


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