Skywalking
A / 微服务&框架

Skywalking

一、Skywalking

skywalking 是一个优秀的国产开源框架，2015 年由个人吴晟（华为开发者）开源 ， 2017 年加入 Apache 孵化器。
skywalking 支持 dubbo，SpringCloud，SpringBoot 集成，代码无侵入，通信方式采用 GRPC，性能较好，实现方式是 java 探针，支持告警，支持 JVM 监控，支持全局调用统计等等，功能较完善。

二、Skywalking & Spring Cloud Sleuth+ZipKin

Skywalking 相比于 zipkin 还是有很大的优势的，如下：
Skywalking 采用字节码增强的技术实现代码无侵入，zipKin 代码侵入性比较高。
Skywalking 功能比较丰富，报表统计，UI 界面更加人性化。

三、Skywalking 架构

skywalking 和 zipkin 一样，也分为服务端和客户端，服务端负责收集日志数据并且展示，架构如下：

上述架构图中主要分为四个部分，如下：

  • 上面的 Agent：负责收集日志数据，并且传递给中间的 OAP 服务器
  • 中间的 OAP：负责接收 Agent 发送的 Tracing 和 Metric 的数据信息，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。
  • 左面的 UI：负责提供 web 控制台，查看链路，查看各种指标，性能等等。
  • 右面 Storage：负责数据的存储，支持多种存储类型。

Agent 负责收集日志传输数据，通过 GRPC 的方式传递给 OAP 进行分析并且存储到数据库中，最终通过 UI 界面将分析的统计报表、服务依赖、拓扑关系图展示出来。

三、服务端搭建

skywalking 同样是通过 jar 包方式启动，需要下载 jar 包，地址：
https://skywalking.apache.org/downloads/

3.1、下载安装包

选择 V8.7.0 或其他版本，如下图：

重要的目录结构分析如下：

  • agent：客户端需要指定的目录，其中有一个 jar，就是负责和客户端整合收集日志
  • bin：服务端启动的脚本
  • config：一些配置文件的目录
  • logs：oap 服务的日志目录
  • oap-libs：oap 所需的依赖目录
  • webapp：UI 服务的目录

3.2、配置修改

启动之前需要对配置文件做一些修改，修改如下：

3.2.1、/config/application.yml

这个是 oap 服务的配置文件，需要修改注册中心为 nacos，如下图：

配置 1：修改默认注册中心选择 nacos，这样就不用在启动参数中指定了。
配置 2：修改 nacos 的相关配置，由于陈某是本地的，则不用改动，根据自己情况修改。

3.2.2、webapp/webapp.yml

这个是 UI 服务的配置文件，其中有一个 server.port 配置，是 UI 服务的端口，默认 8080，可将其改成 8081，避免端口冲突。

3.3、启动服务

启动命令在 /bin 目录下，这里需要启动两个服务，如下：

  • oap 服务：对应的启动脚本 oapService.bat，Linux 下对应的后缀是 sh。
  • UI 服务：对应的启动脚本 webappService.bat，Linux 下对应的后缀是 sh。

当然还有一个 startup.bat 启动文件，可以直接启动上述两个服务，我们可以直接使用这个脚本，直接双击，将会弹出两个窗口则表示启动成功。
此时直接访问：http://localhost:8888/，直接进入 UI 端。

四、客户端搭建

客户端也就是单个微服务，由于 Skywalking 采用字节码增强技术，因此对于微服务无代码侵入，只要是普通的微服务即可，不需要引入什么依赖。
想要传输数据必须借助 skywalking 提供的 agent，只需要在启动参数指定即可，命令如下：

-javaagent:E:\SOFTWARE\skywalking\apache-skywalking-apm-bin\agent\skywalking-agent.jar
-Dskywalking.agent.service_name=jeecg-cloud-gateway
-Dskywalking.collector.backend_service=localhost:11800

上述命令解析如下：

  • -javaagent：指定 skywalking 中的 agent 中的 skywalking-agent.jar 的路径
  • -Dskywalking.agent.service_name：指定在 skywalking 中的服务名称，一般是微服务的 spring.application.name
  • -Dskywalking.collector.backend_service：指定 oap 服务绑定的地址，由于陈某这里是本地，并且 oap 服务默认的端口是 11800，因此只需要配置为 127.0.0.1:11800。

五、数据持久化

服务端重启之后，这些链路追踪数据将会丢失了，因为 skywalking 默认持久化的方式是存储在内存中。
当然这里也是可以通过插拔方式的替换掉存储中间件，企业中往往是使用 ES 存储，此处介绍一下 MySQL 的方式存储。

5.1、修改配置文件

修改 config/application.yml 文件中的存储方式，总共需要修改两处地方。
修改默认的存储方式为 mysql，如下：

storage:
  selector: ${SW_STORAGE:h2}

修改 Mysql 相关的信息，比如用户名、密码等，如下：

mysql:
  properties:
    jdbcUrl: ${SW_JDBC_URL:"jdbc:mysql://localhost:306/skywalking?ueUnicode-truescharacterEncoding=Unp-8 serverimezone=Asia/shanghai"}
    dataSource.user: ${SW_DATA_SOURCE_USER:root}
    dataSource.password: ${SW_DATA_SOURCE_PASSWORD:root@1234}
    dataSource.cachePrepStmts: ${SW_DATA_SOURCE_CACHE_PREP_STMTS:true}
    dataSource.prepStmtCacheSize: ${SW_DATA_SOURCE_PREP_STMT_CACHE_SQL_SIZE:250}
    dataSource.prepStmtCacheSqlLimit: ${SW_DATA_SOURCE_PREP_STMT_CACHE_SQL_LIMIT:2048}
    dataSource.useServerPrepStmts: ${SW_DATA_SOURCE_USE_SERVER_PREP_STMTS:true}
  metadataQueryMaxSize: ${SW_STORAGE_MYSQL_QUERY_MAX_SIZE:5000}
  maxSizeOfArrayColumn: ${SW_STORAGE_MAX_SIZE_OF_ARRAY_COLUMN:20}
  numOfSearchableValuesPerTag: ${SW_STORAGE_NUM_OF_SEARCHABLE_VALUES_PER_TAG:2}

5.2、添加 MySQL 的 jdbc 依赖

默认的 oap 中是没有 jdbc 驱动依赖，因此需要我们手动添加一下，只需要将驱动的 jar 放在 oap-libs 文件夹中：mysql-connector-java-8.0.15.jar
已经配置完成，启动服务端，在 skywalking 这个数据库中将会自动创建表。

六、日志监控

在 skywalking 的 UI 端有一个日志的模块，用于收集客户端的日志，默认是没有数据的，那么需要如何将日志数据传输到 skywalking 中呢？
日志框架的种类很多，比较出名的有 log4j，logback，log4j2，此处以 logback 为例子介绍一下如何配置。

6.1、添加依赖

根据官方文档，需要先添加依赖，如下：

<dependency>
   <groupId>org.apache.skywalking</groupId>
   <artifactId>apm-toolkit-logback-1.x</artifactId>
   <version>${project.release.version}</version>
</dependency>

6.2、添加配置文件

新建一个 logback-spring.xml 放在 resource 目录下，配置如下图：

<configuration scan="true" scanPeriod=" 5 seconds">
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder class="ch.qos.logback.core.encoder.LayoutWrappingEncoder">
            <layout class="org.apache.skywalking.apm.toolkit.log.logback.v1.x.mdc.TraceIdMDCPatternLogbackLayout">
                <Pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%X{tid}] [%thread] %-5level %logger{36} -%msg%n</Pattern>
            </layout>
        </encoder>
    </appender>

    <appender name="ASYNC" class="ch.qos.logback.classic.AsyncAppender">
        <discardingThreshold>0</discardingThreshold>
        <queueSize>1024</queueSize>
        <neverBlock>true</neverBlock>
        <appender-ref ref="STDOUT"/>
    </appender>

    <root level="INFO">
        <appender-ref ref="ASYNC"/>
    </root>
</configuration>

当你使用 -javaagent 激活 skywalking tracer 后，logback 将会输出 traceId（如果存在的话）。如果 tracer 未激活，输出将是 TID: N/A。
注意：
如果 agent 和 oap 服务不在同一台服务器上，需要在 /agent/config/agent.config 配置文件末尾添加如下配置：

plugin.toolkit.log.grpc.reporter.server_host=${SW_GRPC_LOG_SERVER_HOST:10.10.10.1}
plugin.toolkit.log.grpc.reporter.server_port=${SW_GRPC_LOG_SERVER_PORT:11800}
plugin.toolkit.log.grpc.reporter.max_message_size=${SW_GRPC_LOG_MAX_MESSAGE_SIZE:10485760}
plugin.toolkit.log.grpc.reporter.upstream_timeout=${SW_GRPC_LOG_GRPC_UPSTREAM_TIMEOUT:30}

七、性能剖析

skywalking 在性能剖析方面真的是非常强大，提供到基于堆栈的分析结果，能够让运维人员一眼定位到问题。
新建一个 /order/list 接口，代码中休眠了 2 秒，看看如何在 skywalking 中定位这个问题。
在性能剖析模块 -> 新建任务 -> 选择服务、填写端点、监控时间，操作如下图：

选择这个任务将会出现监控到的数据，如下图：

上图中可以看到 {GET}/order/list 这个接口上耗费了2秒以上，因此选择这个接口点击分析，可以看到详细的堆栈信息，如下图：

如何定位到睡眠 2 秒钟的那一行代码，直接往下翻，如下图：

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