链路追踪：SkyWalking
目录
一、前言
二、SkyWalking是什么
三、链路追踪框架对比
四、主要功能特性
五、服务端搭建
六、SkyWalking接入微服务
七、SkyWalking跨多个微服务跟踪
八、持久化
基于mysql持久化
九、自定义链路追踪
十、性能剖析
十一、SkyWalking集成日志框架
SkyWalking通过grpc上报日志（需要v.8.4.0+）
十二、告警
告警规则
Webhook（网络钩子）
邮件告警功能实践
十三、SkyWalking高可用
一、前言
对于一个大型的几十个、几百个微服务构成的微服务架构系统，通常会遇到一些问题，比如：
1.如何串联整个调用链路，快速定位问题?
2.如何缕清各个微服务之间的依赖关系？
3.如何进行各个微服务接口的性能分析？
4.如何跟踪整个业务流程的调用处理顺序？
二、SkyWalking是什么
SkyWalking是一个国产开源框架。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）架构而设计。它是一款优秀的APM（Application Performance Management）工具，包括了分布式追踪、性能分析、应用和服务依赖分析等。
官网：Apache SkyWalking
下载地址：Downloads | Apache SkyWalking
GitHub：https://github.com/apache/skywalking
文档：Welcome | Apache SkyWalking
中文文档：SkyWalking 文档中文版
三、链路追踪框架对比
1.Zipkin是Twitter开源的调用链分析工具，目前基于SpringCloud Sleuth得到了广泛应用，特点是轻量，使用部署简单。
2.Pinpoint是韩国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功能强大，接入端无代码侵入。
3.SkyWalking是中国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。
4.CAT是大众点评开源的基于编码和配置的调用链路分析，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。
| 项目 | Cat | Zipkin |
SkyWalking |
|---|---|---|---|
| 调用链可视化 | 有 | 有 | 有 |
| 聚合报表 | 非常丰富 | 少 | 较丰富 |
| 服务依赖图 | 简单 | 简单 | 好 |
| 埋点方式 | 侵入式 | 侵入式 | 非侵入式，字节码增强 |
| VM监控指标 | 好 | 无 | 有 |
| 支持语言 | java/.net |
丰富 |
java/.net/php/go/node.js |
| 存储机制 | mysql(报表)，本地文件/HDFS(调用链) | 内存、es、mysql等 | H2、es |
| 社区支持 | 主要在国内 | 国外主流 | Apache支持 |
| 使用案例 | 美团、携程 | 京东、阿里定制后不开源 | 华为、小米、。。。 |
| APM | 是 | 否 | 是 |
| 开发基础 | eBay cal | Google Dapper | Google Dapper |
| 是否支持WebFlux | 否 | 是 | 是 |
四、主要功能特性
1.多种监控手段，可以通过语言探针和service mesh获得监控的数据
2.支持多种语言自动探针，包括Java、.Net Core和Node JS等
3.轻量高效，无需大数据平台和大量的服务器资源
4.模块化、UI、存储、集群管理都有多种机制可选
5.支持告警
6.优秀的可视化解决方案
五、服务端搭建
- SkyWalking agent和业务系统绑定在一起，负责收集各种监控数据
- 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。
- SkyWalking Webapp，前端界面，用于展示数据
- 用于存储监控数据的数据库，比如mysql，es等。
下载
目录结构
- webapp：ui前端（web监控页面）的jar包和配置文件
- oap-libs: 后台应用的jar包，以及它的依赖jar包，里边有一个server-starter-*.jar就是启动程序
- config: 启动后台应用程序的配置文件，是使用的各种配置
- logs: 日志信息
- bin: 各种脚本，一般使用脚本startup.*来启动web页面和对应的后台应用
- oapservice.*:默认使用的后台程序的启动脚本（使用的是默认启动模式，还支持其它模式，各模式区别见启动模式）
- oapServiceInit.*：默认init模式启动，在此模式下，OAP服务器启动以执行初始化工作，然后退出
- oapServiceNoInit.*: 使用NO init模式启动，在此模式下，OAP服务器不进行初始化
- webappService.*: UI前端启动的脚本
- startup.*: 组合脚本，同时启动oapService.* 、webappService.*脚本
- agent：
- skywalking-agent.jar:代理服务jar包
- config：代理服务启动时使用的配置文件
- plugins：包含多个插件，代理服务启动时会加载该目录下的所有插件（实际是各种jar包）
- optional-plugins: 可选插件，当需要支持某种功能时，比如SpringCloud Gateway，则需要把对应的jar包拷贝到plugins目录下
启动
- 双击startup.bat(linux下就启动startup.sh)
- 启动成功后会启动两个服务，一个是skywalking-oap-server，一个是skywalking-web-ui : 默认端口号是8080,通常情况下在启动前会修改webapp目录下的配置文件，修改端口号。
- skywalking-oap-server服务启动后会暴露11800和12800端口，分别为收集监控数据的端口11800和接收前端请求的端口12800，修改端口可以修改config/application.yml
六、SkyWalking接入微服务
#指定skywalking-agent.jar所在位置
-javaagent:D:\SpringCloudAlibaba-2.2.7\
#指定服务名字
-DSW_AGENT_NAME=api-gateway
#指定collector连接地址
-DSW_AGENT_COLLECTOR_BACKED_SERVICES=127.0.0.1:11800-DSW_AGENT_COLLECTOR_BACKED_SERVICES可以指定远程地址，但-javaagent必须绑定本机物理路径的skywalking-agent.jar
注意：此处存在bug，跟踪链路不显示gateway
拷贝agent/optional-plugins目录下的gateway插件到agent/plugins目录下，然后重启skywalking服务。
七、SkyWalking跨多个微服务跟踪
SkyWalking跨多个微服务跟踪，只需要每个微服务启动时添加javaagent参数即可。
八、持久化
默认使用的H2内存数据库存储。skywalking重启后数据就会丢失。
config/application.yml
基于mysql持久化
1.修改config目录下的application.yml,使用mysql作为持久化存储的数据库
2.修改mysql连接配置
3.创建swtest数据库，数据库下的表会在skywalking启动的时候自动创建。
4.重启skywalking，在启动时，oap-service会启动报错，查看log日志，发现缺少了mysql的驱动，是因为skywalking oap-libs目录下没有mysql驱动的jar包，在oap-libs目录下放置一个mysql驱动的jar即可。
5.再次重启即可。
九、自定义链路追踪
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，可以使用如下代码
引入依赖
<!--SkyWalking工具类 跟使用的SkyWalking的版本保持一致--><dependency><groupId>org.apache.skywalking</groupId><artifactId>apm-toolkit-trace</artifactId><version>8.5.0</version></dependency>@Trace
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。
@Tag
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。
@Tag 注解中，key = 方法名，value = returnedObj是固定值。
十、性能剖析
SkyWalking的性能分析，在根据服务名称，端点名称、以及相应的规则建立了任务列表后，在调用了此任务列表的端点后，skywalking会自动记录，剖析当前端口，生成剖析结果。
十一、SkyWalking集成日志框架
Log4j官方配置
Log4j2官方配置
logback官方配置
引入依赖
<!--apm-toolkit-logback-1.x--><dependency><groupId>org.apache.skywalking</groupId><artifactId>apm-toolkit-logback-1.x</artifactId><version>8.5.0</version></dependency>添加logback-spring.xml文件，并配置%tid占位符
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration scan="true" scanPeriod=" 5 seconds"><!--引入SpringBoot默认的logback xml配置文件--><include resource="org/springframework/bootlogging/logback/defaults.xml"/><appender name="console" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender"><!--日志格式化--><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><root level="INFO"><appender-ref ref="console"/></root>
</configuration>SkyWalking通过grpc上报日志（需要v.8.4.0+）
gRPC报告程序可以将收集到的日志转发到SkyWalkingOAP服务器上。
logback-spring.xml中添加以下配置
<appender name="grpc-log" class="org.apache.skywalking.apm.toolkit.log.logback.v1.x.log.GRPCLogClientAppender"><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>修改agent\config\agent.config配置文件，添加以下配置
plugin.toolkit.log.grpc.reporter.server_host=${SW_GRPC_LOG_SERVER_HOST:127.0.0.1}
plugin.toolkit.log.grpc.reporter.server_port=${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}完整logback-spring.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration scan="true" scanPeriod=" 5 seconds"><!--引入SpringBoot默认的logback xml配置文件--><include resource="org/springframework/bootlogging/logback/defaults.xml"/><appender name="console" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender"><!--日志格式化--><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="grpc-log" class="org.apache.skywalking.apm.toolkit.log.logback.v1.x.log.GRPCLogClientAppender"><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><root level="INFO"><appender-ref ref="console"/><appender-ref ref="grpc-log"/></root>
</configuration>十二、告警
SkyWalking告警功能是在6.x版本新增的，其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两部分：
1.告警规则：他们定义了应该如何触发度量警报，应该考虑什么条件
2.Webhook（网络钩子）：定义当警告触发时，哪些服务终端需要被告知
告警规则
SkyWalking的发行版都会默认提供config/alarm-settings.yml文件，里面预先定义了一些常用的告警规则。如下：
1.过去三分钟内服务平均响应时间超过1秒。
2.过去2分钟服务成功率低于80%
3.过去3分钟内服务响应时间超过1s的百分比
4.服务实例在过去2分钟内平均响应时间超过1s，并且实例名称与正则表达式匹配
5.过去2分钟内端点平均响应时间超过1s
6.过去2分钟内数据库访问平均响应时间超过1s
7.过去2分钟内端点关系平均响应时间超过1s
这些预定义的告警规则，打开config/alarm-settings.yml文件即可看到
告警规则配置项的说明：
- Rule name:规则名称，也是在告警信息中显示的唯一名称。必须以_rule结尾，前缀可自定义
- Metrics name: 度量名称，取值为oal脚本中的度量名，目前只支持long、double和int类型。
- Include names: 该规则作用于哪些实体名称，比如服务名，终端名（可选，默认为全部）
- Exclude names: 该规则作用于哪些实体名称，比如服务名，终端名（可选，默认为空）
- Threshold：阈值
- OP：操作符，目前支持>、<、=
- Period: 多久告警规则需要被核实一下。这是一个时间窗口，与后端部署环境时间相匹配
- Count: 在一个Period窗口中，如果values超过Threshold值（按op），达到Count值，需要发送警报
- Silence period: 在时间N中触发报警后，在TN->TN+period这个阶段不告警。默认情况下，它和Period一样，这意味着相同的告警（在同一个Metrics name拥有相同的Id）在同一个Period内只触发一次
- message: 告警消息
Webhook（网络钩子）
webhook可以简单理解为是一种web层面的回调机制，通常由一些事件触发，与代码中的事件回调类似，只不过是Web层面的。由于是Web层面的，所以当事件发生时，回调的不在是代码中的方法或函数，而是服务接口。例如，在告警这个场景，告警就是一个事件。当该事件发生时，SkyWalking就会主动去调用一个配置好的接口，该接口就是所谓的Webhook。
SkyWalking的告警消息会通过HTTP请求进行发送，请求方法为POST，Content-Type为application/json,其JSON数据是基于List<org.apache.skywalking.oap.server.core.alarm.AlarmMessage>进行序列化的。
示例如下
[{"scopeId": 1, "scope": "SERVICE","name": "serviceA", "id0": "12", "id1": "", "ruleName": "service_resp_time_rule","alarmMessage": "alarmMessage xxxx","startTime": 1560524171000
}, {"scopeId": 1,"scope": "SERVICE","name": "serviceB","id0": "23","id1": "","ruleName": "service_resp_time_rule","alarmMessage": "alarmMessage yyy","startTime": 1560524171000
}]字段说明
- scopeId、scope：所有可用的scope都在org.apache.skywalking.oap.server.core.source.DefaultScopeDefine 中定义
- name: 目标scope实体名称
- id0: scope实体的 ID与名称匹配。使用关系scope时，它是源实体 ID。
- id1: 使用关系scope时，它将是目标实体 ID。否则，它是空的。
- ruleName: 告警规则名称
- alarmMessage：告警消息内容
- startTime：告警时间，以毫秒为单位，格式为时间戳
邮件告警功能实践
1.修改 config/alarm-settings.yml文件
2.编写回调接口，使用org.apache.skywalking.oap.server.core.alarm.AlarmMessage类作为参数接收。
十三、SkyWalking高可用
在大多数生产环境中，后端应用需要支持高吞吐量并且支持高可用来保证服务的稳定，所以你始终需要在生产环境进行集群管理。
SkyWalking集群是将skywalking oap作为一个服务注册到nacos上，只要skywalking oap服务没有全部宕机，保证有一个skywalking oap在运行，就能进行跟踪。
搭建一个skywalking oap集群需要：
- 至少一个nacos（也可以是nacos集群）
- 至少一个es/mysql(也可以是集群)
- 至少2个skywalking oap服务
- 至少一个ui（ui也可以集群多个，用nginx代理统一入口）
1.修改config/application.yml文件，使用nacos作为注册中心
2.修改nacos配置
3.可以选择性修改监听端口
4.修改存储策略，使用es或者mysql作为storage
5.修改mysql或者es配置
6.配置ui服务webapp.yml文件的listOfServers，写两个地址，中间以逗号分隔
7.启动Skywalking服务，指定jvm参数,中间以逗号分隔
-DSW_AGENT_COLLECTOR_BACKED_SERVICES=127.0.0.1:11800,127.0.0.1:11800 链路追踪：SkyWalking相关推荐
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