分散式/微服務必配APM系統，SkyWalking讓你不迷路

Code綜藝圈發表於2021-10-19
分散式微服務

前言

如今分散式、微服務盛行，面對拆分服務比較多的系統，如果線上出現異常，需要快速定位到異常服務節點，假如還用傳統的方式排查肯定效率是極低的，因為服務之間的各種通訊會讓定位更加繁瑣；所以就急需一個分散式鏈路追蹤系統，方便快速定位異常節點，從而針對性的處理問題。比較主流的APM(Application Performance Management)系統有SkyWalking、Zipkin、PinPoint、Cat等，這裡就先說說SkyWalking，其他的後續再補上。

APM系統當然不僅僅只是鏈路追蹤，還可以根據各種效能指標分析應用程式及其執行環境，以便在發生故障的時候能快速定位及解決問題。

正文

1. SkyWalking簡介

SkyWalking 是一個開源可觀察性平臺，用於收集、分析、聚合和視覺化來自服務和雲原生基礎設施(如資料庫)的資料，它還提供了優秀的視覺化介面。SkyWalking 也是一種現代 APM，專為雲原生、基於容器的分散式系統而設計。

1.1 常用術語

在SkyWalking中會經常提到服務、服務例項和端點，這裡就先來了解一下：

  • 服務：通俗一點理解就是一個應用程式；比如訂單服務API。
  • 服務例項：服務組中每個單獨執行的節點稱為一個例項，一個服務可以對應多個服務例項(叢集)； 如：一個訂單服務可以叢集部署好幾個節點，這些節點就稱為服務例項；
  • 端點：請求服務的路徑，如：Http Url地址或是gRPC請求地址(gRPC定義的服務類+方法名)；

通俗理解，如下圖：

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1.2 理解架構

SkyWalking 主要分為四個部分：探針、平臺後端、儲存和 UI，如下圖：

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  • 探針：專門用於收集資料，並按照SkyWalking的要求格式化對應的資料。
  • 平臺後端：對收集來的資料進行聚合、分析及流處理；
  • 儲存：就是資料庫，將收集的資料儲存起來，方便隨時檢視和分析；主流的資料庫有 ElasticSearch、H2、MySQL、TiDB、InfluxDB等。一般我們會使用ElasticSearch，查詢速度槓槓滴。
  • UI：就是提供一個Web介面，可以很方便的檢視和分析資料，各種圖表形式展示。

理論暫時瞭解這麼多，實操一下更容易理解。

2. 安裝

這裡就採用Docker的方式進行安裝，方便快捷，如果還有小夥伴對Docker不是很瞭解的，可以看看我整理的Docker系列分享。

2.1 安裝ElasticSearch

這裡用到的儲存是ElasticSearch，需要提前安裝，執行如下命令：

 docker run -d --name elasticsearch -p 9200:9200 -p 9300:9300 --restart always -e "discovery.type=single-node" -e ES_JAVA_OPTS="-Xms64m -Xmx521m" elasticsearch:6.7.2

命令解析：

  • -p 9200:9200 -p 9300:9300 分別讓主機埠9200、9300和啟動容器的埠做對映；
  • -e "discovery.type=single-node" 單節點執行；
  • -e ES_JAVA_OPTS="-Xms64m -Xmx521m" 由於我雲伺服器的記憶體比較小，所以設定了一個環境變數ES_JAVA_OPTS來配置使用的記憶體：最小64m，最大521m，否則記憶體不夠用，啟動不起來。
2.2 安裝SkyWalking的後臺服務端(skywalking-oap)，執行如下命令：
 docker run --name skywalking-oap --restart always -p 1234:1234 -p 11800:11800 -p 12800:12800 -d --link elasticsearch:elasticsearch -e SW_STORAGE=elasticsearch -e SW_STORAGE_ES_CLUSTER_NODES=elasticsearch:9200 apache/skywalking-oap-server:8.3.0-es6

命令解析：

  • -p 1234:1234 -p 11800:11800 -p 12800:12800 分別讓主機埠1234、11800、12800和啟動容器的埠做對映； 11800是對接應用程式的； 12800是用來對接SkyWalking的UI資料的。
  • --link elasticsearch:elasticsearch 代表和上一步啟動elasticsearch網路連結起來，可以通過容器名訪問對應服務，注意容器名和上一步一致；
  • -e SW_STORAGE=elasticsearch 設定SkyWalking的儲存方式為elasticsearch;
  • -e SW_STORAGE_ES_CLUSTER_NODES=elasticsearch:9200 配置連線elasticsearch的地址；
2.3 安裝SkyWalking的UI介面(skywalking-ui)，執行如下命令
 docker run --name skywalking-ui --restart always -p 8080:8080 --link skywalking-oap:skywalking-oap -d -e SW_OAP_ADDRESS=skywalking-oap:12800 apache/skywalking-ui:6.6.0

命令解析：

  • -p 8080:8080 代表主機埠8080和容器埠8080做對映；
  • --link skywalking-oap:skywalking-oap 代表和上一步啟動skywalking-oap網路連結起來，可以通過容器名訪問對應服務，注意容器名和上一步一致；
  • -e SW_OAP_ADDRESS=skywalking:12800 設定UI呼叫的API地址，就是上一步啟動動SkyWalking後端地址，埠為12800；

接下來如果能訪問暴露的埠就代表環境安裝好了，如下：

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到這環境就搞好了，剩下就是專案整合了，以下還是搞兩個API來測試一把。

注： 在搭建環境時要注意elasticsearch、skywalking-oap-server、skywalking-ui版本問題，否則很容易掉坑； 就比如 skywalking-oap-server 設定環境變數SW_STORAGE=elasticsearch 時，只能連線elasticsearch6 等等這種細節。

3. 專案整合SkyWalking

3.1 先安裝一個SkyWalking命令列工具

這個命令列工具會快速生成配置檔案，執行如下命令安裝：

 # 全域性安裝這個工具，後續直接用就行
 dotnet tool install -g SkyAPM.DotNet.CLI

安裝一次就行，如果已經安裝，就可以跳過此步驟。

3.2 建立專案，並引入SkyAPM.Agent.AspNetCore包

這個包是專門為.NetCore開發的探針。

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3.3 註冊服務，配置環境變數

  • 在Startup檔案中註冊服務

    image-20211017235044948

  • 配置環境變數

    這裡方便測試，直接在專案中的launchSettings.json中配置就行，但如果是釋出生產環境，一定要在對應環境配置環境變數。

    image-20211017234925741

3.4 執行SkyWalking命令生成配置檔案

在專案根目錄下執行如下命令

 dotnet skyapm config MySkyWalkingDemoTest 192.168.xxx.xxx:11800
  • MySkyWalkingDemoTest 是服務名；
  • 192.168.xxx.xxx:11800 是SkyWalking後臺服務的地址，就是我們2.2步驟搭建的地址。根據真實需要配置IP就行。

命令執行完成後，會在專案根目錄下生成skyapm.json檔案，可以適當根據需要更改配置內容；

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預設情況下skyapm.json檔案只要更新都會複製到打包目錄下，保險起見，可以右鍵->屬性，將這個檔案設定其為始終複製或如果較新則複製。

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3.5 啟動專案看效果

SkyWalking幾乎不嵌入任何程式碼，直接執行程式碼，現在就可以將API服務進行跟蹤和監控了。如下圖：

image-20211018000200664

看看SkyWalking介面展示：

image-20211018000443510

可以進入追蹤介面看具體請求資訊：

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注：條件時間注意時區，往前設定時間； 其實這裡可以在啟動搭建環境的時候設定時區。

點選樹形的請求可以看詳情：

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3.6 多加一個API服務，測測呼叫鏈

新建一個專案SkyWalkingDemoTest22222，埠以5100啟動，其他不變；這裡沒有整合SkyWalking，如果需要往下監控，同以上步驟整合即可；

然後簡單修改一下SkyWalkingDemoTest專案的介面，如下：

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先執行SkyWalkingDemoTest22222，再執行SkyWalkingDemoTest，執行完成之後，可以去SkyWalking介面中看看追蹤資訊，如下：

image-20211018004315459

也可以通過拓撲圖看到效果：

image-20211018004813883

點選對應的節點還能顯示對應的指標資料。

參考地址：

程式碼案例地址：https://gitee.com/CodeZoe/microservies-demo/tree/main/SkyWalkingDemo

總結

關於SkyWalking的初體驗先說這麼多，對於服務間通訊複雜的系統，有了這個是不是就清晰多了，定位也就容易很多。下一篇再來看看資料庫的指標及如何配置告警，關注“Code綜藝圈”，和我一起學習吧；

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