胡弦，視頻號2023年度優(yōu)秀創(chuàng)作者，互聯(lián)網(wǎng)大廠P8技術(shù)專家，Spring Cloud Alibaba微服務(wù)架構(gòu)實戰(zhàn)派(上下冊)和RocketMQ消息中間件實戰(zhàn)派(上下冊)的作者，資深架構(gòu)師，技術(shù)負責人，極客時間訓練營講師，四維口袋KVP最具價值技術(shù)專家，技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜覉F成員，2021電子工業(yè)出版社年度優(yōu)秀作者，獲得2023電子工業(yè)出版技術(shù)成長領(lǐng)路人稱號，榮獲2024年電子工業(yè)出版社博文視點20周年榮譽專家稱號。

基于SpringCloudAlibaba和SkyWalking的全鏈路監(jiān)控設(shè)計可以從以下幾個方面進行。

1.概要設(shè)計

1.1 整體架構(gòu)設(shè)計

（1）微服務(wù)架構(gòu)：采用SpringCloudAlibaba作為微服務(wù)框架，該框架提供了豐富的微服務(wù)開發(fā)組件，如配置管理、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、斷路器、智能路由等，便于構(gòu)建和管理微服務(wù)應(yīng)用。

（2）全鏈路監(jiān)控：集成SkyWalking作為全鏈路監(jiān)控工具，通過其Agent在各個服務(wù)實例中采集Trace、Metrics等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對整個微服務(wù)架構(gòu)的性能監(jiān)測和追蹤。

1.2 監(jiān)控數(shù)據(jù)采集

（1）自動探針：SkyWalking的Agent可以自動為Java、.NET等多種語言的應(yīng)用添加探針，無需修改應(yīng)用代碼，實現(xiàn)無侵入式的監(jiān)控數(shù)據(jù)采集。

（2）性能指標采集：采集各個服務(wù)的響應(yīng)時間、吞吐量、錯誤率等關(guān)鍵性能指標，為后續(xù)的性能分析和問題定位提供數(shù)據(jù)支持。

1.3 監(jiān)控數(shù)據(jù)分析與展示

（1）分布式追蹤：利用SkyWalking的分布式追蹤功能，可以清晰地查看請求在微服務(wù)架構(gòu)中的傳播路徑和調(diào)用關(guān)系，幫助開發(fā)人員快速定位性能瓶頸和錯誤。

（2）性能指標分析：對采集到的性能指標進行實時分析，通過圖表等方式直觀展示系統(tǒng)的運行狀態(tài)和性能趨勢。

（3）服務(wù)依賴分析：分析各個服務(wù)之間的依賴關(guān)系，幫助開發(fā)人員了解系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和各個組件之間的交互情況。

1.4 告警與通知

（1）自定義告警規(guī)則：根據(jù)業(yè)務(wù)需求，設(shè)置合適的告警規(guī)則，如響應(yīng)時間超過閾值、錯誤率過高等情況觸發(fā)告警。

（2）告警通知：當觸發(fā)告警規(guī)則時，通過郵件、短信等方式及時通知相關(guān)人員，以便快速響應(yīng)和處理問題。

1.5 數(shù)據(jù)存儲與擴展性

（1）數(shù)據(jù)存儲：SkyWalking支持多種數(shù)據(jù)存儲方式，如MySQL、Elasticsearch等，可以根據(jù)實際需求選擇合適的數(shù)據(jù)存儲方案。

（2）擴展性：隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，可以方便地擴展監(jiān)控范圍和增加監(jiān)控指標，以滿足不斷變化的監(jiān)控需求。

綜上所述，基于SpringCloudAlibaba和SkyWalking的全鏈路監(jiān)控設(shè)計可以實現(xiàn)微服務(wù)架構(gòu)下的全面監(jiān)控和性能分析，幫助開發(fā)人員和運維團隊更好地管理和維護復雜的分布式應(yīng)用。

2.詳細設(shè)計

2.1 SkyWalking如何從SpringCloudAlibaba應(yīng)用服務(wù)中采集監(jiān)控指標？

SkyWalking從SpringCloudAlibaba應(yīng)用服務(wù)中采集監(jiān)控指標主要通過以下步驟實現(xiàn)。

2.1.1 Agent部署與配置

（1）首先，需要在目標應(yīng)用服務(wù)中部署SkyWalking的Agent。這個Agent會以字節(jié)碼注入的方式，將監(jiān)控代碼直接注入到目標應(yīng)用的代碼中，從而實現(xiàn)對程序運行情況的監(jiān)控和統(tǒng)計。

（2）配置Agent以連接到SkyWalking的后端服務(wù)器，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。

2.1.2 數(shù)據(jù)采集

（1）SkyWalking的Agent負責采集服務(wù)實例的Trace、Metrics等監(jiān)控數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括服務(wù)調(diào)用的鏈路信息、響應(yīng)時間、錯誤率等關(guān)鍵性能指標。

（2）Agent通過字節(jié)碼技術(shù)監(jiān)控應(yīng)用的執(zhí)行情況，例如Java文件運行后，會有一個截斷器修改字節(jié)碼，對應(yīng)用進行監(jiān)控。

2.1.3 數(shù)據(jù)傳輸與存儲

（1）采集到的數(shù)據(jù)會通過gRPC方式上報給SkyWalking的后端服務(wù)器。后端服務(wù)器包括OAP（Observability Analysis Platform）和Storage兩部分。

（2）OAP負責接收Agent發(fā)送的Tracing和Metric的數(shù)據(jù)信息，然后進行流式分析，將分析得到的結(jié)果寫入持久化存儲。Storage則負責數(shù)據(jù)的存儲，支持多種存儲類型，如MySQL、Elasticsearch等。

2.1.4 數(shù)據(jù)分析與可視化

（1）SkyWalking的Web UI負責提供web控制臺，用戶可以通過該控制臺查看鏈路信息、各種性能指標以及性能圖表等。

（2）通過分析這些數(shù)據(jù)，開發(fā)人員可以快速定位性能瓶頸和問題所在。

總的來說，SkyWalking通過其Agent從SpringCloudAlibaba應(yīng)用服務(wù)中采集監(jiān)控指標，并通過后端服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的傳輸、存儲和分析，最終通過Web UI進行數(shù)據(jù)的可視化展示。這種全鏈路監(jiān)控設(shè)計有助于開發(fā)人員更好地了解和優(yōu)化系統(tǒng)的性能。

2.2 SkyWalking是如何清洗監(jiān)控指標的？

SkyWalking清洗監(jiān)控指標的過程主要涉及數(shù)據(jù)保留策略和定時清除過期數(shù)據(jù)兩個方面。以下是清晰的分點表示和歸納。

2.2.1 數(shù)據(jù)保留策略

（1）SkyWalking提供了數(shù)據(jù)清理機制，通過配置文件application.yml中的相關(guān)設(shè)置，可以定義監(jiān)控數(shù)據(jù)的保留時間。

（2）在配置文件中，可以設(shè)置不同類型數(shù)據(jù)的TTL（Time To Live），例如recordDataTTL、minuteMetricsDataTTL、hourMetricsDataTTL、dayMetricsDataTTL和monthMetricsDataTTL等，它們分別代表記錄數(shù)據(jù)、分鐘度量數(shù)據(jù)、小時度量數(shù)據(jù)、天度量數(shù)據(jù)和月度量數(shù)據(jù)的存活時間。

（3）當數(shù)據(jù)超過設(shè)定的TTL后，SkyWalking系統(tǒng)會自動清理這些數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)庫的高效運行和監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時性。

2.2.2 定時清除過期數(shù)據(jù)

（1）除了依賴自動TTL清理機制外，SkyWalking還可以通過腳本或定時任務(wù)來定期清除過期的監(jiān)控數(shù)據(jù)。

（2）例如，可以編寫一個清除腳本，連接到SkyWalking使用的存儲后端（如Elasticsearch），然后按照日期或其他條件刪除舊的數(shù)據(jù)索引。

（3）定時執(zhí)行這個清除腳本可以確保過期的監(jiān)控數(shù)據(jù)被及時清除，從而釋放存儲空間并提高查詢效率。

2.2.3 SkyWalking是如何處理從微服務(wù)中收集過來的監(jiān)控數(shù)據(jù)的？

SkyWalking處理從微服務(wù)中收集過來的監(jiān)控數(shù)據(jù)主要經(jīng)過以下幾個步驟。

1.數(shù)據(jù)采集

SkyWalking的探針（Agent）與微服務(wù)應(yīng)用集成，無侵入式地收集運行時的各種數(shù)據(jù)，包括請求響應(yīng)時間、調(diào)用鏈路、系統(tǒng)資源使用情況等。

2.數(shù)據(jù)傳輸

收集到的數(shù)據(jù)通過HTTP或gRPC等方式發(fā)送到SkyWalking的數(shù)據(jù)收集器（Backend），即SkyWalking的OAP（Observability Analysis Platform）服務(wù)器。

3.數(shù)據(jù)清洗與整合

（1）OAP服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后，會進行數(shù)據(jù)清洗，去除重復或無效的信息，確保數(shù)據(jù)的準確性和有效性。

（2）清洗后的數(shù)據(jù)會被進一步整合，包括將分散的調(diào)用鏈路信息組合成完整的調(diào)用鏈，以及將各個服務(wù)的性能指標進行匯總。

4.數(shù)據(jù)存儲

處理后的數(shù)據(jù)被存儲在SkyWalking的數(shù)據(jù)存儲組件中，如Elasticsearch、MySQL等，以供后續(xù)分析和查詢使用。

5.數(shù)據(jù)分析和可視化

（1）SkyWalking提供了Web UI用于數(shù)據(jù)的可視化展示，用戶可以通過圖形化界面查看和監(jiān)控應(yīng)用程序的性能數(shù)據(jù)。

（2）此外，SkyWalking還支持與其他應(yīng)用程序性能監(jiān)控工具集成，如Grafana，以提供更強大的數(shù)據(jù)分析和可視化能力。

6.告警與通知

（1）SkyWalking可以設(shè)置自定義告警規(guī)則，當監(jiān)控數(shù)據(jù)觸發(fā)這些規(guī)則時（如響應(yīng)時間超過設(shè)定閾值），系統(tǒng)會發(fā)送告警通知。

（2）告警通知可以通過郵件、短信等方式及時發(fā)送給相關(guān)人員，以便快速響應(yīng)和處理潛在的性能問題。

在整個處理過程中，SkyWalking確保了數(shù)據(jù)的完整性、準確性和實時性，為開發(fā)人員和運維人員提供了全面的微服務(wù)性能監(jiān)控和追蹤解決方案。

2.2.4 SkyWalking是如何存儲從微服務(wù)中收集過來的監(jiān)控數(shù)據(jù)的？

SkyWalking存儲從微服務(wù)中收集過來的監(jiān)控數(shù)據(jù)的過程可以歸納為以下幾個步驟。

（1）數(shù)據(jù)收集：SkyWalking通過其agent來收集微服務(wù)中的監(jiān)控數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括指標數(shù)據(jù)（如請求數(shù)量、錯誤數(shù)量、響應(yīng)時間等）和跟蹤數(shù)據(jù)（用于追蹤系統(tǒng)中的請求和調(diào)用鏈路）。

（2）數(shù)據(jù)傳輸：收集到的數(shù)據(jù)會被發(fā)送到SkyWalking的后端服務(wù)，即Observability Analysis Platform（OAP）。OAP負責接收探針發(fā)送的數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)處理：OAP在內(nèi)存中使用分析引擎對數(shù)據(jù)進行整合運算。這個分析引擎支持數(shù)據(jù)聚合、數(shù)據(jù)分析，并能驅(qū)動數(shù)據(jù)流從探針到用戶界面的流程。此外，它還可以分析SkyWalking原生鏈路跟蹤和性能指標，以及第三方來源的數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)存儲：處理后的數(shù)據(jù)會被存儲到對應(yīng)的存儲介質(zhì)上。SkyWalking通過開放的插件化的接口存放數(shù)據(jù)，目前支持的存儲器有Elasticsearch、MySQL、ShardingSphere、TiDB、H2等。由于監(jiān)控采集的數(shù)據(jù)量較大，并存在很多的數(shù)據(jù)檢索需求，因此推薦將數(shù)據(jù)存儲到Elasticsearch中。

（5）數(shù)據(jù)展示：用戶界面（UI）負責提供控制臺，用于查看鏈路、服務(wù)指標等。UI是一個基于接口高度定制化的Web系統(tǒng)，用戶可以可視化查看和管理SkyWalking數(shù)據(jù)。

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