基于 SkyWalking 實現服務鏈路追蹤

SkyWalking簡介

SkyWalking是一個開源的觀測平臺,用于從服務和云原生等基礎設施中收集、分析、聚合以及可視化數據。SkyWalking 提供了一種簡便的方式來清晰地觀測分布式系統,甚至可以觀測橫跨不同云的系統。SkyWalking 更像是一種現代的應用程序性能監控(Application Performance Monitoring,即APM)工具,專為云原生,基于容器以及分布式系統而設計

SkyWalking 在邏輯上分為四部分:探針、平臺后端、存儲和用戶界面。其架構圖如下:


image.png
  • 探針:基于不同的來源探針可能是不一樣的,但作用都是收集數據,將數據格式化為 SkyWalking 適用的格式。例如在Java中則是做字節碼植入,無侵入式的收集,并通過 HTTP 或者 gRPC 方式發送數據到平臺后端
  • 平臺后端:是一個支持集群模式運行的后臺,用于數據聚合、數據分析以及驅動數據流從探針到用戶界面的流程。平臺后端還提供了各種可插拔的能力,如不同來源數據(如來自 Zipkin)格式化,不同存儲系統以及集群管理。你甚至還可以使用觀測分析語言來進行自定義聚合分析。
  • 存儲:是開放式的,可以選擇一個既有的存儲系統,如 ElasticSearch、H2 或 MySQL 集群(Sharding-Sphere 管理),也可以選擇自己實現一個存儲系統。
  • 用戶界面:也就是SkyWalking的可視化界面,UI非常炫酷且強大,同樣它也是可定制以匹配你已存在的后端的

SkyWalking 為觀察和監控分布式系統提供了許多不同場景下的解決方案。例如為Java、C#及Node.js提供語言自動探針,無侵入式的收集。同時也為一些編譯型語言C++、GO等提供了手動打點 SDK(目前還未支持)。除此之外,還可以使用服務網格基礎探針來收集數據,以幫助了解整個分布式系統。

在SkyWalking中也存在服務、服務實例及端點概念,因為SkyWalking就是提供了這些概念的觀測能力:

  • 服務(Service):表示對請求提供相同行為的一系列或一組工作負載。在使用打點代理或 SDK 的時候,你可以定義服務的名字。如果不定義的話,SkyWalking 將會使用你在平臺上定義的名字,如 Istio。
  • 服務實例(Service Instance):上述的一組工作負載中的每一個工作負載稱為一個實例。就像 Kubernetes 中的 pods 一樣,服務實例未必就是操作系統上的一個進程。但當你在使用打點代理的時候, 一個服務實例實際就是操作系統上的一個真實進程。
  • 端點(Endpoint):對于特定服務所接收的請求路徑,如 HTTP 的 URI 路徑和 gRPC 服務的類名 + 方法簽名

綜上,SkyWalking 優勢如下:

  • 多種監控手段,語言探針和服務網格(Service Mesh)
  • 模塊化,UI、存儲、集群管理多種機制可選
  • 支持告警
  • 優秀的可視化方案

更多內容可以參考官方文檔:


搭建 SkyWalking 服務 - Linux

對SkyWalking有一個大致的了解后,本小節我們來在CentOS7上搭建 SkyWalking 服務。首先我們需要獲取到SkyWalking的下載地址,官方下載地址如下:

http://skywalking.apache.org/downloads/

這里我選擇當前最新的6.6.0版本的二進制包:


image.png

復制下載地址到服務器上進行下載并解壓,具體步驟如下:

[root@localhost ~]# cd /usr/local/src
[root@localhost /usr/local/src]# wget http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/skywalking/6.6.0/apache-skywalking-apm-6.6.0.tar.gz
[root@localhost /usr/local/src]# mkdir ../skywalking && tar -zxvf apache-skywalking-apm-6.6.0.tar.gz -C ../skywalking --strip-components 1
[root@localhost /usr/local/src]# cd ../skywalking/
[root@localhost /usr/local/skywalking]# ll -rh  # 解壓后的目錄文件如下
total 88K
drwxr-xr-x 2 root root   53 Dec 28 18:22 webapp
-rw-rw-r-- 1 1001 1002 2.0K Dec 24 14:10 README.txt
drwxrwxr-x 2 1001 1002  12K Dec 24 14:28 oap-libs
-rwxrwxr-x 1 1001 1002  32K Dec 24 14:10 NOTICE
drwxrwxr-x 3 1001 1002 4.0K Dec 28 18:22 licenses
-rwxrwxr-x 1 1001 1002  29K Dec 24 14:10 LICENSE
drwxr-xr-x 2 root root  221 Dec 28 18:22 config
drwxr-xr-x 2 root root  241 Dec 28 18:22 bin
drwxrwxr-x 8 1001 1002  143 Dec 24 14:21 agent
[root@localhost /usr/local/skywalking]# 

運行bin目錄下的startup.sh腳本即可啟動skywalking服務:

[root@localhost /usr/local/skywalking]# bin/startup.sh
SkyWalking OAP started successfully!
SkyWalking Web Application started successfully!
[root@localhost /usr/local/skywalking]#

SkyWalking控制臺服務默認監聽8080端口,若有防火墻需要開放該端口:

[root@localhost /usr/local/skywalking]# firewall-cmd --zone=public --add-port=8080/tcp --permanent
success
[root@localhost /usr/local/skywalking]# firewall-cmd --reload
success
[root@localhost /usr/local/skywalking]#

若希望允許遠程傳輸,則還需要開放11800(gRPC)和12800(rest)端口,遠程agent將通過該端口傳輸收集的數據:

[root@localhost /usr/local/skywalking]# firewall-cmd --zone=public --add-port=11800/tcp --permanent
success
[root@localhost /usr/local/skywalking]# firewall-cmd --zone=public --add-port=12800/tcp --permanent
success
[root@localhost /usr/local/skywalking]# firewall-cmd --reload
success
[root@localhost /usr/local/skywalking]#

正常啟動成功后,使用瀏覽器訪問主頁如下:


image.png

搭建 SkyWalking 服務 - Windows

Windows下的搭建就更簡單了,首先下載Windows平臺下的包:


image.png

解壓后目錄文件如下:


image.png

雙擊bin目錄下的startup.bat文件就可以運行SkyWalking服務了:

image.png

這里之所以介紹Windows下的搭建,是因為當SkyWalking收集服務部署在遠程服務器上時,本地要進行調試的話得用到agent目錄下的jar包:

image.png

agent文件夾,可以單獨復制出放在項目系統所在服務器的任意目錄下。agent文件夾下的skywalking-agent.jar即為監控代理程序,只需要在jvm的啟動命令中加載該jar包,即可完成監控代理。


服務鏈路追蹤

在本文中主要介紹如何使用SkyWalking來實現服務鏈路追蹤,關于服務鏈路追蹤的概念在下文中已進行過說明,這里就不再贅述了:

目前有多種工具可以實現服務鏈路追蹤,主流的工具對比可以參考如下文章:

以上小節完成了SkyWalking平臺服務的搭建,接下來進入項目整合環節,將SkyWalking提供的agent與我們的項目進行整合,以達到監控目的。這里事先創建了兩個簡單的Spring Cloud項目,分別是consumer和producer:


image.png

這兩個項目中均包含基礎的組件依賴:nacos-discovery、openfeign及web。因為SkyWalking是通過Java agent這種語言探針的方式進行數據的收集和上傳,所以不需要像zipkin那樣添加額外的依賴和配置。

consumer將調用producer提供的接口,以達到后續在SkyWalking上展示一個簡單的調用鏈路效果。故在producer中編寫一個接口,代碼如下:

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/producer")
public class ProducerController {

    @GetMapping
    public String producer() {
        log.info("received a request");
        return "this message from producer";
    }
}

而consumer也有一個接口,該接口內則是調用了producer的接口。代碼如下:

@Slf4j
@RestController
@RequiredArgsConstructor
@RequestMapping("/consumer")
public class ConsumerController {

    private final ProducerClient producerClient;

    @GetMapping
    public String consumer() {
        log.info("consumer something");
        // 通過feign調用
        String result = producerClient.producer();
        return "consumer: " + result;
    }
}

ProducerClient代碼如下:

@FeignClient("producer")
public interface ProducerClient {

    @GetMapping("/producer")
    String producer();
}

完成代碼編寫后,接下來我們需要為每個服務配置一個agent,首先創建兩個與producer和consumer服務對應的目錄:


image.png

然后將skywalking里的agent目錄下的所有文件拷貝出來,分別粘貼到這兩個新建的目錄中:


image.png

image.png

接著分別編輯這兩個目錄下的config/agent.config文件,該文件是agent的配置文件。修改其中的服務名稱,以及skywalking平臺后端服務的連接地址。producer配置示例如下:

# The service name in UI 服務名稱
agent.service_name=${SW_AGENT_NAME:producer}

# Backend service addresses. 收集后端服務的地址
collector.backend_service=${SW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES:192.168.0.71:11800}

consumer里的配置文件也需要按照如上示例進行修改,這里之所以分別拷貝了兩個agent是為了讓不同的服務使用不同的配置文件。

如果不想為每個服務都單獨拷貝一個agent目錄,則可以通過添加JVM啟動參數來覆寫配置項,這兩種方式視實際情況選擇即可。如下示例:

-javaagent:E:\skywalking\apache-skywalking-apm-bin\agent\skywalking-agent.jar
-Dskywalking.agent.service_name=consumer
-Dskywalking.collector.backend_service=192.168.0.71:11800

配置好agent之后,在IDEA中添加Spring Boot引導類的JVM參數,指定skywalking-agent.jar的目錄路徑:

image.png

完成以上步驟后,分別啟動producer和comsumer服務,請求/consumer接口,因為skywalking是懶加載的,需要進行請求才會連接收集服務:

image.png

接著到SkyWalking的“追蹤”頁面上,就可以查看到調用鏈路信息了。如下圖所示:


image.png

點擊鏈路上的節點可以查看到對應的詳情:


image.png

其他功能

服務拓撲圖:


image.png

端點監控:


image.png

服務實例監控:


image.png

如果集成agent成功后,卻依舊發現監控頁面上沒有數據,日志里又沒有錯誤信息的話,很有可能是時間范圍沒有選擇正確:


image.png
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