Kevin's blog
luoxiaofeng
2022-05-15
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SkyWalking链路追踪

# 1 SkyWalking是什么？

SkyWalking是一个国产开源框架，2015年由吴晟开源 ， 2017年加入Apache孵化器。SkyWalking是分布式系统的应用程序性能监视 工具，专为微服务、云原生架构和基于容器(Docker、K8s、Mesos)架构而设计。SkyWalking是观察性分析平台和应用性能管理系统，提供分布式追踪、服务网格遥测分析、度量聚合和可视化一体化解决方案。

官网: http://skywalking.apache.org/ (opens new window)

下载: http://skywalking.apache.org/downloads/ (opens new window)

Github: https://github.com/apache/skywalking (opens new window)

文档: https://skywalking.apache.org/docs/main/v8.4.0/readme/ (opens new window)

中文文档: https://skyapm.github.io/document-cn-translation-of-skywalking/ (opens new window)

# 1.1 调用链选型

  1. Zipkin是Twitter开源的调用链分析工具，目前基于springcloud sleuth得到了广泛的使用，特点是轻量，使用部署简单。
  2. Pinpoint是韩国人开源的基于字节码注入的调用链分析，以及应用监控分析工具。支持多种插件，UI功能强大，接入端无代码侵入。
  3. SkyWalking是本土开源的基于字节码注入的调用链分析，以及应用监控分析工具。特点是支持多种插件，UI功能较强，接入 端无代码侵入。目前已加入Apache孵化器。
  4. CAT是大众点评开源的基于编码和配置的调用链分析，应用监控分析，日志采集，监控报警等一系列的监控平台工具。

基本原理

Zipkin Pinpoint SkyWalking CAT
拦截请求，发送数据（HTTP，MQ）到zipkin服务 java探针，字节码增强 java探针，字节码增强 代码埋点（连接器，注解，过滤器等）

探针性能对比

模拟了三种并发用户:500，750，1000。使用jmeter测试，每个线程发送30个请求，设置思考时间为10ms。使用的采样率为1，即 100%，这边与生产可能有差别。pinpoint默认的采样率为20，即50%，通过设置agent的配置文件改为100%。zipkin默认也是1。组 合起来，一共有12种。下面看下汇总表:

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从上表可以看出，在三种链路监控组件中，skywalking的探针对吞吐量的影响最小，zipkin的吞吐量居中。pinpoint的探针对吞吐 量的影响较为明显，在500并发用户时，测试服务的吞吐量从1385降低到774，影响很大。然后再看下CPU和memory的影响，在内 部服务器进行的压测，对CPU和memory的影响都差不多在10%之内。

# 1.2 SkyWalking整体架构

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整个架构分成四部分:

  1. 上部分 Agent : 负责从应用中，收集链路信息，发送给 SkyWalking OAP 服务器;
  2. 下部分 SkyWalking OAP : 负责接收Agent发送的Tracing数据信息，然后进行分析(Analysis Core)，存储到外 部存储器(Storage)，最终提供查询(Query)功能;
  3. 右部分 Storage: Tracing数据存储，目前支持ES、MySQL、Sharding Sphere、TiDB、H2多种存储器，目前采 用较多的是ES，主要考虑是SkyWalking开发团队自己的生产环境采用ES为主;
  4. 左部分 SkyWalking UI: 负责提供控制台，查看链路等等;

SkyWalking支持三种探针:

  1. Agent – 基于ByteBuddy字节码增强技术实现，通过jvm的agent参数加载，并在程序启动时拦截指定的方法来 收集数据。
  2. SDK – 程序中显式调用SkyWalking提供的SDK来收集数据，对应用有侵入。
  3. Service Mesh – 通过Service mesh的网络代理来收集数据。

# 1.3 SkyWalking环境部署

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  1. skywalking agent和业务系统绑定在一起，负责收集各种监控数据
  2. skywalking oapservice是负责处理监控数据的，比如接受skywalking agent的监控数据，并存储在数据 库中;接受skywalking webapp的前端请求，从数据库查询数据，并返回数据给前端。skywalking oapservice通常以集群的形式存在。
  3. skywalking webapp，前端界面，用于展示数据。
  4. 用于存储监控数据的数据库，比如mysql、elasticsearch等。

# 2 安装SkyWalking

# 2.1 下载并解压安装包

# 解压到 /louis 目录
tar -zvxf kibana-7.6.1-linux-x86_64.tar.gz -C /louis
# 重命名
mv apache-skywalking-apm-bin-es7 skywalking-7
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# 2.2 搭建SkyWalking OAP 服务

先使用默认的H2数据库存储,不用修改配置

config/application.yml

storage:
  selector: ${SW_STORAGE:h2}
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启动脚本bin/startup.sh

[root@localhost skywalking-7]# bin/startup.sh 
SkyWalking OAP started successfully!
SkyWalking Web Application started successfully!
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日志信息存储在logs目录下

[root@localhost skywalking-7]# cd logs/
[root@localhost logs]# ll
总用量 152
-rw-r--r--. 1 root root      0 4月  16 01:26 oap.log
-rw-r--r--. 1 root root 116700 4月  16 01:27 skywalking-oap-server.log
-rw-r--r--. 1 root root      0 4月  16 01:26 webapp-console.log
-rw-r--r--. 1 root root  23563 4月  16 01:27 webapp.log
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启动成功后会启动两个服务，一个是skywalking-oap-server，一个是skywalking-web-ui skywalking-oap-server服务启动后会暴露11800 和 12800 两个端口，分别为收集监控数据的端口11800和接受前 端请求的端口12800。

提示

修改端口可以修改config/applicaiton.yml

skywalking-web-ui服务会占用 8080 端口， 修改端口可以修改webapp/webapp.yml

server:
  port: 8080

collector:
  path: /graphql
  ribbon:
    ReadTimeout: 10000
    # Point to all backend's restHost:restPort, split by ,
    listOfServers: 127.0.0.1:12800
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提示

此次先修改端口为 8182

访问 http://172.16.227.132:8182/

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# 2.3 SkyWalking中的三个概念

  1. 服务(Service) ：表示对请求提供相同行为的一系列或一组工作负载，在使用Agent时，可以定义服务的名字;
  2. 服务实例(Service Instance) ：上述的一组工作负载中的每一个工作负载称为一个实例， 服务实例就是操作系统上的一个真实进程;
  3. 端点(Endpoint) ：对于特定服务所接收的请求路径, 如HTTP的URI路径和gRPC服务的类名 + 方法签名;

# 3 SkyWalking快速开始

在IDEA中使用SkyWalking

# 3.1 拷贝安装包中agent目录到应用机器

[root@localhost agent]# pwd
/louis/skywalking-7/agent
[root@localhost agent]# ls
activations  bootstrap-plugins  config  logs  optional-plugins  optional-reporter-plugins  plugins  skywalking-agent.jar
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提示

skywalking-agent.jar启动时需读取config目录下的agent.config配置文件。

# 3.2 IDEA应用中添加启动参数

  1. 指定本机拷贝好的skywalking-agent.jar。
  2. 指定服务名。
  3. 指定SkyWalking的服务端ip。

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-javaagent:/Users/luoxiaofeng/louisprojects/agent/skywalking-agent.jar
-DSW_AGENT_NAME=springboot-skywalking-demo
-DSW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES=172.16.227.132:
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# 3.3 启动应用

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# 4 SkyWalking告警通知

skywalking告警的核心由一组规则驱动，这些规则定义在config/alarm-settings.yml文件中，告警规则的定义分为三部分:

  1. 告警规则:它们定义了应该如何触发度量警报，应该考虑什么条件;

  2. 网络钩子(Webhook}:当警告触发时，哪些服务终端需要被通知;

  3. gRPC钩子:远程gRPC方法的主机和端口，告警触发后调用; 为了方便，skywalking发行版中提供了默认的alarm-setting.yml文件，包括一些规则，每个规则有英文注释，可以 根据注释得知每个规则的作用:

    1) 在最近10分钟的3分钟内服务平均响应时间超过1000ms
2) 在最近10分钟的3分钟内服务平均响应时间超过1000ms
3) 最近10分钟内，服务成功率在2分钟内低于80%
4) 服务实例的响应时间在过去10分钟的2分钟内超过1000ms
5) 数据库访问{name}的响应时间在过去10分钟的2分钟内超过1000ms
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只要我们的服务请求符合alarm-setting.yml文件中的某一条规则会触发告警。

比如service_resp_time_rule规则:

service_resp_time_rule:
  metrics-name: service_resp_time
  op: ">"
  threshold: 1000
  period: 10
  count: 3
  silence-period: 5
  message: Response time of service {name} is more than 1000ms in 3 minutes of last 10 minutes.
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回调接口

在config/alarm-settings.yml中配置回调接口，并重启skywalking服务

webhooks:
#  - http://127.0.0.1/notify/
#  - http://127.0.0.1/go-wechat/
   - http://192.168.1.3:8000/notify
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[root@localhost config]# jps
13184 OAPServerStartUp
13200 skywalking-webapp.jar
13508 Jps
3272 Elasticsearch
[root@localhost config]# kill -9 13184 13200
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@RestController
public class IndexController {

    @RequestMapping("/")
    public String hello(){
        return "hello louis";
    }

    @RequestMapping("/notify")
    public String notify(@RequestBody Object obj){
        //TODO 告警信息，给技术负责人发短信，钉钉消息，邮件，微信通知等
        System.err.println(obj.toString());
        return "notify successfully";
    }
}
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[
  {
    "scopeId": 1,
    "scope": "SERVICE",
    "name": "springboot-skywalking-demo",
    "id0": "c3ByaW5nYm9vdC1za3l3YWxraW5nLWRlbW8=.1",
    "id1": "",
    "ruleName": "service_sla_rule",
    "alarmMessage": "Successful rate of service springboot-skywalking-demo is lower than 80% in 2 minutes of last 10 minutes",
    "startTime": 1652701044636
  },
  {
    "scopeId": 1,
    "scope": "SERVICE",
    "name": "springboot-skywalking-demo",
    "id0": "c3ByaW5nYm9vdC1za3l3YWxraW5nLWRlbW8=.1",
    "id1": "",
    "ruleName": "service_resp_time_percentile_rule",
    "alarmMessage": "Percentile response time of service springboot-skywalking-demo alarm in 3 minutes of last 10 minutes, due to more than one condition of p50 > 1000, p75 > 1000, p90 > 1000, p95 > 1000, p99 > 1000",
    "startTime": 1652701044636
  }
]
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# 5 基于elasticsearch持久化跟踪数据

修改config/application.yml配置文件

storage:
  selector: ${SW_STORAGE:elasticsearch7}
  
... ...

elasticsearch7:
    nameSpace: ${SW_NAMESPACE:""}
    # 配置es地址
    clusterNodes: ${SW_STORAGE_ES_CLUSTER_NODES:172.16.227.132:9200}
    protocol: ${SW_STORAGE_ES_HTTP_PROTOCOL:"http"}
    trustStorePath: ${SW_STORAGE_ES_SSL_JKS_PATH:""}
    trustStorePass: ${SW_STORAGE_ES_SSL_JKS_PASS:""}
    dayStep: ${SW_STORAGE_DAY_STEP:1} # Represent the number of days in the one minute/hour/day index.
    indexShardsNumber: ${SW_STORAGE_ES_INDEX_SHARDS_NUMBER:1} # Shard number of new indexes
    indexReplicasNumber: ${SW_STORAGE_ES_INDEX_REPLICAS_NUMBER:1} # Replicas number of new indexes
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重启SkyWalking

启动时会向elasticsearch中创建大量的index索引用于持久化数据，每天会产生一个新的索引文件。

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# 6 自定义SkyWalking链路追踪

如果我们希望对项目中的业务方法，实现链路追踪，方便我们排查问题，可以使用如下的代码 引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.skywalking</groupId>
    <artifactId>apm‐toolkit‐trace</artifactId>
    <version>8.4.0</version>
</dependency>
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# 6.1 traceId

在业务方法中可以TraceContext获取到traceId

@RestController
@RequestMapping("/user")
@Slf4j
public class UserController {
    
    @RequestMapping("/list")
    public List<User> list() {
        //TraceContext可以绑定key‐value
        TraceContext.putCorrelation("name", "louis");
        Optional<String> op = TraceContext.getCorrelation("name");
        log.info("name = {} ", op.get());
        //获取跟踪的traceId
        String traceId = TraceContext.traceId();
        log.info("traceId = {} ", traceId);
        return userService.list();
    }
}
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测试 http://192.168.1.3:8000/user/list

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在Skywalking UI中查询tranceId

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# 6.2 @Trace将方法加入追踪链路

  1. 如果一个业务方法想在ui界面的跟踪链路上显示出来，只需要在业务方法上加上@Trace注解即可.
  2. 我们还可以为追踪链路增加其他额外的信息，比如记录参数和返回信息。实现方式:在方法上增加@Tag或者 @Tags。
@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Autowired
    private UserMapper userMapper;

    @Trace
    @Tag(key = "list", value = "returnedObj")
    @Override
    public List<User> list(){
        return userMapper.list();
    }

    @Trace
    @Tags({@Tag(key = "param", value = "arg[0]"),
            @Tag(key = "user", value = "returnedObj")})
    @Override
    public User getById(Integer id){
        return userMapper.getById(id);
    }
}
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# 7 安装包下载

百度网盘

https://pan.baidu.com/s/1pvGbnkMpdqs3ICMpMsrVow (opens new window)

提取码 : cr1x

上次更新: 2022/06/02, 11:20:10
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