Kibana或Grafana，時間序列視覺化如何選擇？

      Grafana已經迅速成為事實上的“DevOps”工具之一，用於實時監控時間序列指標的儀表盤(DashBoard)。除了強大的視覺化之外，Grafana支援多種後端資料來源，包括InfluxDB，Graphite，Elasticsearch和其他許多可以通過外掛新增的資料來源。

      Kibana是另一個類似的前端工具，它是Elastic Stack的資料視覺化前端，對Beats，Logstash(攝取)和Elastic search本身(儲存)進行了補充。隨著Elastic Stack版本5.x的釋出，Kibana現在包含Timelion，用於互動式時間序列圖表。

      為了進一步瞭解相關內容，下面一起來看看一個效能分析工具中示例儀表板。我們同時使用Grafana和Kibana來呈現不同的資料檢視。

      為了讓使用者能夠跨多個維度檢視和分析效能資料，我們使用了Kibana。

      最近釋出的Timelion是Kibana的一個時間序列視覺化外掛，在日常工作中，我們經常確保使用正確的工具來完成正確的工作。在時間序列視覺化方面，是採用Grafana來處理時間序列指標，還是Timelion能填補這個空白，又或是使我們能夠簡化我們平臺的工具集？

      在這篇文章中，我們將採用Timelion和Grafana來實現功能互補。目的不是要定義哪一個是“最好的”(一個毫無意義的實驗)，也不是要建立一個不可理解的展示圖，而是要看看這兩種工具在實時比較中是如何發揮各自優勢，使得更容易建立圖表。如哪一個產生一個更好看的儀表板？對終端使用者閱讀和分析資料來說，哪個版本具有最好的使用者介面和使用者體驗？在分析這些資料的資料來源和功能方面有什麼限制？最終，我們是否可以將我們的產品的前端統一到這些工具中？

Timelion簡介

      從Kibana 5版本開始，Timelion(發音為“Timeline”)成為預設安裝選項。圖表是使用定製的查詢語言定義的，該語言既指定了資料的來源，又指定了應用的功能以及呈現方式。該查詢在Timelion介面的文字框中指定。在這個簡單的圖表中，我們使用表示式.es(*)來顯示Elasticsearch中隨時間變化的文件總數。

      每個Timelion表示式都以一個資料來源函式開始，接著連線的一系列函式。提供了超過20個功能，其表示式分為三組。

• 1.資料來源 - 預設是Elasticsearch，其他API，如World Bank和Quandl也可用。
  例如在上面的圖表中，預設表示式.es(*)（類似於.elasticsearch(*)）顯示了Elasticsearch中所有文件的計數。您可以在這裡指定Elasticsearch索引，對映和指標的細節以及過濾器。

• 2.從簡單算術到移動值，累計和和導數的資料操作。例如，向資料新增移動平均數就如同將函式包含到表示式結尾一樣簡單：.es(*).movingaverage(12)

• 3.視覺元素的主題和風格，包括欄、點、線，標籤，標題和圖例。下圖顯示了從 Oracle資料庫中的活動會話歷史資料中提取的按時間執行的查詢數。.es(index=ash*).lines(1,fill=1).title('RunningQueries').legend(none).label(false)

      關於開發者可用的文件和指南，Timelion 的主要文件比較有限。有關每個函式的詳細資訊，請參閱github上的文件。

      值得樂觀的是，查詢生成器文字框可以支援自動完成相關功能及其引數，Timelion介面也提供線上幫助文件幫助開發者。Timelion頁面的缺點是表示式文字框的大小，如您將在本文中閱讀更多內容，需要更長時間才能將多個度量標準和幾個樣式實現視覺化。

      如果您是初學者，為避免混淆拼寫錯誤，請嘗試逐步構建表示式並逐漸新增函式。Timelion提供的資料處理函式中特別注意的是統計分析函式。

• .trend() ：使用指定的迴歸演算法將趨勢線新增到圖形中

• .holt()：這個函式的早期版本，它對一個序列的開始進行取樣，並用它來預測通過幾個可選引數應該發生的事情。

      這對我們的效能監控儀表板非常有用，如果您繼續以當前速度使用資源，則可以顯示諸如記憶體、磁碟空間不足等問題。

      與此相關的是Prelert，預計Elastic將在明年對其收購成為X-Pack的一部分。雖然基於儀表板的分析是非常有用的，但是當我們想要警報的清晰模式被識別時，它可以通過Watcher來提供實時通知給尋呼機系統等。

Grafana介紹

      Grafana是一個開源的功能豐富的儀表板和圖形編輯器，正在迅速成為最好的時間序列度量視覺化工具之一。Grafana由於其簡單，易用和時髦的外觀和感覺而吸引了眾多使用者，從而贏得了廣泛的青睞。

      Grafana中的大部分配置都是通過全面的圖形編輯介面完成的。

      在Grafana編輯器中，查詢通常是通過GUI完成的。手動指定的查詢用於訪問高階功能以訪問儲存在Elastic search中的資料的。對支援Elasticsearch而言，Grafana(v4.1.1)新版本支援Elastic search v2和v5版本。據作者在Grafana 4.1.1和Elastic search v5上的實踐經歷表明，它作為長期資料來源不像InfluxDB和Graphite(甚至是Elastic search v2)那樣穩定。例如，如果圖表配置不正確(例如: 設定為空值)，Grafana在返回沒有結果或在丟擲描述性錯誤方面，顯得不夠直觀。

      在Grafana家庭中增加的一個有趣成員是警報引擎(Alerting Engine)，它允許使用者附加規則到儀表盤皮膚。一旦儀表盤被儲存，Grafana將把警報規則提取到一個單獨的警報規則儲存器中對它們進行評估。

資料呈現方式

      從表面上看，Grafana和Timelion的輸出可能非常相似的。然而，這兩個工具之間有一些值得挖掘的差異。這些差異主要是在顯示配置部分和簡化的使用者體驗上。

      如上所述，Grafana的圖表編輯器有一個清晰的介面，可以選擇多種選項來改進資料的顯示。

      Timelion也支援圖表格式，但比Grafana的選項要少一些。正如我們上面看到的，它也依賴於使用者將正確的函式連線到資料查詢表示式上。例如，要新增一個圖表，其中包含一個“正在執行的查詢”標題，圖中右上角的圖例，當沒有標記軸，且資料顯示寬度為1px時，您需要手動編輯該表示式。

.lines(1,fill=1).title('RunningQueries').legend(ne).label(false)

      Grafana在圖表格式上提供了更大的靈活性。例如可以顯示不同單位的指標，如時間，貨幣和資料。Grafana可以根據單位自動縮放座標軸(Byte-> MB->GB)。下面的Grafana圖形顯示了Elastic search中儲存的受監控應用程式的磁碟使用情況。Y軸上顯示磁碟使用率(KB)，Grafana在標籤中自動縮放到適當的位置(MiB)。

      在Timelion中可以通過指定適當的轉換來手動完成，但是與Grafana的動態轉換相比，這是一個硬編碼的選項，即使如此，也不會有Grafana在上面做的不同的標記(最初KiB隨後切換到MiB)。

      Grafana也支援在Y軸上渲染負值，這在Timelion中是不可能的。除了真正的負資料值(例如零度以下的溫度記錄)，使用Grafana的變換功能可以將特定的數列反轉，以便幫助理解資料，如下所示：

      Grafana另一個不錯的功能(不幸的是Timelion不具備的功能) 能夠在圖例中顯示指標值。對使用者來說，檢視關鍵指標值是一種很好的視覺化方式，無需單獨的表格或使用者通過滑鼠點選查詢。

資料互動方式

      Grafana和Kibana在圖表資料互動的層次和易用性方面也是不同的。Kibana和Grafana都支援在圖表上拖動選擇時間段來放大細節，不過，Kibana在這個方面功能更加豐富。作為Elastic search的前端，它支援對資料進行即時文字搜尋，它還允許使用者通過單擊圖表中的值來自動深入檢視資料，以顯示詳細資訊。在下面的OBIEE監控儀表板(內建Kibana)中，Session_States活動會話歷史記錄資料在“等待”和“On CPU上”過濾器就是是由使用者建立的，使用者只需點選其中一個圖表中的資料點即可。

      Timelion也支援這種互動性方式，在es()資料來源函式包含一個名為“kibana”的引數。該引數定義了視覺化是否應該遵循應用於Kibana儀表板其餘部分的過濾器，如下所示。

.es(index=dms_*,metric='avg:obips1-Current_Disk_Usage',fit='nearest',kibana='true')

      雖然可以在Grafana中指定Elastic search Lucene查詢並在編輯器中使用術語過濾器，但這些對於圖形來說是區域性的。

      通過使用一些變數，可以在單個Grafana儀表板上啟用全域性過濾，但這是針對每個儀表板的定製解決方案，而不是Kibana提供的開箱即用功能。通過單擊圖例中的度量標籤(如上)，Grafana可以使您切換圖表中的資料顯示。

最後的結論

      將Kibana和Timelion與Grafana進行比較，在一個類似的展示時間序列指標方面，兩個軟體都有各自的優缺點。

      Grafana的圖形編輯器提供了一個令人驚歎的介面，可用於完善資料展示。Grafana不僅是一個簡單易用的開發工具，而且為結果儀表盤增加了大量的預估選項，使得終端使用者更容易閱讀和分析。

      另一方面，Timelion只是Kibana提供的許多視覺化方案(包括Tile Map和Tag Cloud)的一種方案，這意味著儀表板可以用數字和時間序列來構建，但是資訊通過各種視覺化顯示。不幸的是，Timelion及其當前版本的表示式編輯器看起來有些不成熟，功能相對有限。顯示選項加上一個更好的編輯器會使Timelion得到使用者青睞。

      所以，我們將堅持Grafana和Kibana一起使用實現能力互補。Grafana提供了純粹的時間序列指標儀表板，易於構建是關鍵因素之一，同時還提供豐富的格式化功能，並支援不同的資料來源(如Elastic search)。Kibana在儀表板上做了無與倫比的工作，可以在各個維度上對指標進行豐富的探索，並以更多的視覺化形式呈現。

      這是一個快速發展的工具領域，作者可以預見，Grafana和Kibana將繼續以很快的速度發展，這對使用者和開發者來說，確實是好訊息！

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