一、需求

公司專案採用微服務的架構，服務很多，人工監控是不可能的，專案的訪問量很大，想通過日誌查詢某個方法中效能的問題也是非常困難的。但是系統的效能問題是不能忽視的。系統性能檢測的問題如鯁在喉，經過長時間的查詢資料，功夫不負有心人，終於發現幾個比較好的開源的APM（Application Performance Management）檢測工具。

二、常見apm參考對比及工具選型

• SkyWalking：中國人吳晟（華為）開源的一款分散式追蹤，分析，告警的工具，現在是Apache旗下開源專案，對雲原生支援，目前增長勢頭強勁，社群活躍，中文文件沒有語言障礙。
• Zipkin：Twitter公司開源的一個分散式追蹤工具，被Spring Cloud Sleuth整合，使用廣泛而穩定，需要在應用程式中埋點，對程式碼侵入性強
• Pinpoint：一個韓國團隊開源的產品，探針收集的資料粒度非常細，但效能損耗大，因其出現的時間較長，完成度很高。
• Cat：美團大眾點評開源的一款分散式鏈路追蹤工具。需要在應用程式中埋點，對程式碼侵入性強。

專案不想侵入其他的程式碼，工具儘量損耗效能低，工具的社群活越，文件完善也是考慮的必要條件，經過以下表格部分引數對比，相對來說，SkyWalking更佔優，因此團隊採用SkyWalking作為APM工具。

三、工具簡介

官方有兩句話介紹SkyWalking：

SkyWalking是分散式系統的應用程式效能監視工具，專為微服務、雲原生架構和基於容器（Docker、K8S、Mesos）架構而設計

SkyWalking是觀察性分析平臺和應用效能管理系統。提供分散式追蹤、服務網格遙測分析、度量聚合和視覺化一體化解決方案

SkyWalking 整體架構

考慮到讓描述更簡單，我們捨棄掉 Metric 指標相關，而著重在 Tracing 鏈路相關功能。

整個架構，分成上、下、左、右四部分：

• 上部分 Agent ：負責從應用中，收集鏈路資訊，傳送給 SkyWalking OAP 伺服器。目前支援 SkyWalking、Zikpin、Jaeger 等提供的 Tracing 資料資訊。而我們目前採用的是，SkyWalking Agent 收集 SkyWalking Tracing 資料，傳遞給伺服器。
• 下部分 SkyWalking OAP ：負責接收 Agent 傳送的 Tracing 資料資訊，然後進行分析(Analysis Core) ，儲存到外部儲存器( Storage )，最終提供查詢( Query )功能。
• 右部分 Storage ：Tracing 資料儲存。目前支援 ES、MySQL、Sharding Sphere、TiDB、H2 多種儲存器。而我們目前採用的是 ES ，主要考慮是 SkyWalking 開發團隊自己的生產環境採用 ES 為主。
• 左部分 SkyWalking UI ：負責提供控臺，檢視鏈路等等。

四、搭建單機版

因為對工具可用性要求不高，工具掛掉不會影響系統，所以採用單機版。

• 1）搭建一個elasticsearch服務；
• 2）下載 SkyWalking 軟體包；
• 3）搭建一個 SkyWalking OAP 服務；
• 4）搭建一個 SkyWalking UI 服務；
• 5）啟動系統服務，並配置 SkyWalking Agent；

4.1 elasticsearch搭建

1.下載elasticsearch-7.2.0，下載地址：https://www.elastic.co/cn/downloads/elasticsearch

2.上傳下載的壓縮包到linux伺服器，解壓檔案

tar -zxvf elasticsearch-7.2.0-linux-x86_64.tar.gz //解壓壓縮包
cd elasticsearch-7.2.0 //進入目錄
mkdir data //建立data資料夾，儲存資料

3.修改Elasticsearch配置：config/elasticsearch.yml

cluster.name: apm-application
node.name: node-1
path.data: /app/elasticsearch/elasticsearch-7.2.0/data
path.logs: /app/elasticsearch/elasticsearch-7.2.0/logs
# ES監聽的ip地址
network.host: 0.0.0.0
cluster.initial_master_nodes: ["node-1"]
 
# 需要開啟跨域才能給elasticsearch-head，kibana等連線
http.cors.enabled: true
http.cors.allow-origin: "*"
http.cors.allow-headers: Authorization,X-Requested-With,Content-Length,Content-Type

4.嘗試啟動Elasticsearch。

./bin/elasticsearch -d

5.啟動失敗報錯：通過日誌可以發現,es不允許linux通過root使用者啟動,原因是出於系統安全考慮設定的條件。由於Elasticsearch可以接收使用者輸入的指令碼並且執行，為了系統安全考慮，直接使用root許可權會帶來很大風險,所以我們建立一個elsearch使用者

Caused by: java.lang.RuntimeException: can not run elasticsearch as root
    at org.elasticsearch.bootstrap.Bootstrap.initializeNatives(Bootstrap.java:106) ~[elasticsearch-7.2.0.jar:7.2.0]
    at org.elasticsearch.bootstrap.Bootstrap.setup(Bootstrap.java:195) ~[elasticsearch-7.2.0.jar:7.2.0]
    at org.elasticsearch.bootstrap.Bootstrap.init(Bootstrap.java:342) ~[elasticsearch-7.2.0.jar:7.2.0]
    at org.elasticsearch.bootstrap.Elasticsearch.init(Elasticsearch.java:132) ~[elasticsearch-7.2.0.jar:7.2.0]
    ... 6 more

6.建立Elasticsearch啟動使用者，並設定許可權等

groupadd elsearch
useradd elsearch -g elsearch -p elasticsearch
chown -R elsearch:elsearch elasticsearch-7.2.0	

7.使用elsearch使用者，再次嘗試啟動

cd elasticsearch-7.2.0
su elsearch
./bin/elasticsearch -d

8.啟動失敗，有兩個錯誤，是因為有兩個引數的值太小

ERROR: [2] bootstrap checks failed
[1]: max file descriptors [4096] for elasticsearch process is too low, increase to at least [65536]
[2]: max virtual memory areas vm.max_map_count [65530] is too low, increase to at least [262144]

問題解決辦法：

# 第一個問題：修改/etc/security/limits.conf檔案，新增或修改如下行
hard    nofile           65536
soft    nofile           65536
 
# 第二個問題：修改 /etc/sysctl.conf 檔案,新增如下行
vm.max_map_count=262144

9.使用elsearch使用者，再次嘗試啟動（Elasticsearch預設記憶體是1G，因為我的伺服器記憶體是足夠的，沒有修改配置）

# 修改記憶體大小 config/jvm.options
-Xms200m
-Xmx200m	

10.檢視是否啟動成功：訪問ip:9200,出現以下資訊即為啟動成功

{
  "name" : "node-1",
  "cluster_name" : "apm-application",
  "cluster_uuid" : "*******************",
  "version" : {
    "number" : "7.2.0",
    "build_flavor" : "default",
    "build_type" : "tar",
    "build_hash" : "615e27c",
    "build_date" : "2019-06-20T15:54:18.811730Z",
    "build_snapshot" : false,
    "lucene_version" : "8.0.0",
    "minimum_wire_compatibility_version" : "6.8.0",
    "minimum_index_compatibility_version" : "6.0.0-beta1"
  },
  "tagline" : "You Know, for Search"
}

4.2 下載 SkyWalking 軟體包

1.下載SkyWalking官方包，下載地址： http://skywalking.apache.org/downloads/ ，我們下載作業系統對應的釋出版。這裡，我們選擇apache-skywalking-apm-es7-8.0.0.tar.gz版本想使用 Elasticsearch 7.X 版本作為儲存。

2.上傳下載的壓縮包到linux伺服器，解壓檔案

tar -zxvf apache-skywalking-apm-es7-8.0.0.tar.gz
cd apache-skywalking-apm-es7-8.0.0

4.3 SkyWalking OAP 搭建

1.修改 OAP 配置檔案 config/application.yml

vim config/application.yml
 
# 配置檔案中預設選擇的是H2資料來源，切換成elasticsearch7，把elasticsearch7配置成自己安裝的資訊
# 重點修改 storage 配置項，通過 storage.selector 配置項來設定具體使用的儲存器。
# storage.elasticsearch 配置項，設定使用 Elasticsearch6.X 版本作為儲存器。
# 可以主要修改nameSpace、clusterNodes兩個配置即可，設定使用的Elasticsearch的叢集和名稱空間。
# storage.elasticsearch7配置項，設定使用Elasticsearch7.X 版本作為儲存器。
storage:
  selector: ${SW_STORAGE:elasticsearch7}

2.啟動OAP

$ bin/oapService.sh
 
SkyWalking OAP started successfully!

4.4 SkyWalking UI 搭建

1.由於SkyWalking UI的預設地址是8080，與很多中介軟體有衝突，可以修改一下

# 修改webapp/webapp.yml
server:
  port: 18080

2.啟動 SkyWalking UI 服務

$ bin/webappService.sh
 
SkyWalking Web Application started successfully!

4.5 SkyWalking Agent

1.修改探針預設配置 agent/config/agent.config

collector.backend_service=${SW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES:192.168.99.231:11800}
agent.sample_n_per_3_secs=${SW_AGENT_SAMPLE:1}

取樣率修改：agent.sample_n_per_3_secs配置說明：

在訪問量較少時，鏈路全量收集不會對系統帶來太大負擔，能夠完整的觀測到系統的執行狀況。但是在訪問量較大時，全量的鏈路收集，對鏈路收集的客戶端（agent探針）、服務端（SkyWalking OAP）、儲存器（例如說 Elastcsearch）都會帶來較大的效能開銷，甚至會影響應用的正常執行。在訪問量級較大的情況下，往往會選擇抽樣取樣，只收集部分鏈路資訊。SkyWalking Agent 在 agent/config/agent.config 配置檔案中，定義了 agent.sample_n_per_3_secs 配置項，設定每 3 秒可收集的鏈路資料的數量。

2.放置探針：我們需要將 agent 目錄，拷貝到 Java 應用所在的伺服器上。這樣，Java 應用才可以配置使用該 SkyWalking Agent。通過設定啟動引數的方式檢測系統，沒有程式碼侵入。

# 在服務的啟動命令中新增引數javaagent、Dskywalking.agent.service_name
nohup java -javaagent:agent/skywalking-agent.jar -Dskywalking.agent.service_name=a  -jar a.jar > a.log 2>&1 &

五、效果展示

儀表盤：可以檢視服務效能，介面總體耗時，資料庫sql執行耗時排行等等

拓撲圖：可以檢視已經檢測的服務及服務之間的關係

追蹤：可以看到服務呼叫的路徑

追蹤：可以看到整個鏈路中每一個步驟的耗時情況，其中可以看到方法中各個sql執行耗時及對應的sql，可以有針對的優化sql

剛接觸SkyWalking還有很多的功能細節需要再深入瞭解，如果發現有問題，歡迎大家指教。

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