SkyWalking 搭建及簡單使用

目錄

• 一、需求
• 二、常見apm參考對比及工具選型
• 三、工具簡介
• 四、搭建單機版
  • 4.1 elasticsearch搭建
  • 4.2 下載 SkyWalking 軟件包
  • 4.3 SkyWalking OAP 搭建
  • 4.4 SkyWalking UI 搭建
  • 4.5 SkyWalking Agent
• 五、效果展示

一、需求

公司項目采用微服務的架構，服務很多，人工監控是不可能的，項目的訪問量很大，想通過日志查找某個方法中性能的問題也是非常困難的。但是系統的性能問題是不能忽視的。系統性能檢測的問題如鯁在喉，經過長時間的查找資料，功夫不負有心人，終於發現幾個比較好的開源的APM（Application Performance Management）檢測工具。

二、常見apm參考對比及工具選型

• SkyWalking：中國人吳晟（華為）開源的一款分布式追蹤，分析，告警的工具，現在是Apache旗下開源項目，對雲原生支持，目前增長勢頭強勁，社區活躍，中文文檔沒有語言障礙。
• Zipkin：Twitter公司開源的一個分布式追蹤工具，被Spring Cloud Sleuth集成，使用廣泛而穩定，需要在應用程序中埋點，對代碼侵入性強
• Pinpoint：一個韓國團隊開源的產品，探針收集的數據粒度非常細，但性能損耗大，因其出現的時間較長，完成度很高。
• Cat：美團大眾點評開源的一款分布式鏈路追蹤工具。需要在應用程序中埋點，對代碼侵入性強。

項目不想侵入其他的代碼，工具盡量損耗性能低，工具的社區活越，文檔完善也是考慮的必要條件，經過以下表格部分參數對比，相對來說，SkyWalking更占優，因此團隊采用SkyWalking作為APM工具。

工具名稱	代碼入侵	性能	使用人數粒度	告警	依賴分析	trace ID查詢
SkyWalking	無侵入	高	非常多	方法級有	有	有
Pinpoint	無侵入	低	非常多	方法級有	有	有
Zipkin	侵入低	中	一般多	接口級無	有	有
Cat	侵入高	中	非常多	代碼級有	無	無

三、工具簡介

官方有兩句話介紹SkyWalking：

SkyWalking是分布式系統的應用程序性能監視工具，專為微服務、雲原生架構和基於容器（Docker、K8S、Mesos）架構而設計

SkyWalking是觀察性分析平台和應用性能管理系統。提供分布式追蹤、服務網格遙測分析、度量聚合和可視化一體化解決方案

SkyWalking 整體架構

考慮到讓描述更簡單，我們舍棄掉 Metric 指標相關，而着重在 Tracing 鏈路相關功能。

整個架構，分成上、下、左、右四部分：

• 上部分 Agent ：負責從應用中，收集鏈路信息，發送給 SkyWalking OAP 服務器。目前支持 SkyWalking、Zikpin、Jaeger 等提供的 Tracing 數據信息。而我們目前采用的是，SkyWalking Agent 收集 SkyWalking Tracing 數據，傳遞給服務器。
• 下部分 SkyWalking OAP ：負責接收 Agent 發送的 Tracing 數據信息，然后進行分析(Analysis Core) ，存儲到外部存儲器( Storage )，最終提供查詢( Query )功能。
• 右部分 Storage ：Tracing 數據存儲。目前支持 ES、MySQL、Sharding Sphere、TiDB、H2 多種存儲器。而我們目前采用的是 ES ，主要考慮是 SkyWalking 開發團隊自己的生產環境采用 ES 為主。
• 左部分 SkyWalking UI ：負責提供控台，查看鏈路等等。

四、搭建單機版

因為對工具可用性要求不高，工具掛掉不會影響系統，所以采用單機版。

• 1）搭建一個elasticsearch服務；
• 2）下載 SkyWalking 軟件包；
• 3）搭建一個 SkyWalking OAP 服務；
• 4）搭建一個 SkyWalking UI 服務；
• 5）啟動系統服務，並配置 SkyWalking Agent；

4.1 elasticsearch搭建

1.下載elasticsearch-7.2.0，下載地址：https://www.elastic.co/cn/downloads/elasticsearch

2.上傳下載的壓縮包到linux服務器，解壓文件

tar -zxvf elasticsearch-7.2.0-linux-x86_64.tar.gz //解壓壓縮包
cd elasticsearch-7.2.0 //進入目錄
mkdir data //創建data文件夾，保存數據

3.修改Elasticsearch配置：config/elasticsearch.yml

cluster.name: apm-application
node.name: node-1
path.data: /app/elasticsearch/elasticsearch-7.2.0/data
path.logs: /app/elasticsearch/elasticsearch-7.2.0/logs
# ES監聽的ip地址
network.host: 0.0.0.0
cluster.initial_master_nodes: ["node-1"]
 
# 需要開啟跨域才能給elasticsearch-head，kibana等連接
http.cors.enabled: true
http.cors.allow-origin: "*"
http.cors.allow-headers: Authorization,X-Requested-With,Content-Length,Content-Type

4.嘗試啟動Elasticsearch。

./bin/elasticsearch -d

5.啟動失敗報錯：通過日志可以發現,es不允許linux通過root用戶啟動,原因是出於系統安全考慮設置的條件。由於Elasticsearch可以接收用戶輸入的腳本並且執行，為了系統安全考慮，直接使用root權限會帶來很大風險,所以我們創建一個elsearch用戶

Caused by: java.lang.RuntimeException: can not run elasticsearch as root
    at org.elasticsearch.bootstrap.Bootstrap.initializeNatives(Bootstrap.java:106) ~[elasticsearch-7.2.0.jar:7.2.0]
    at org.elasticsearch.bootstrap.Bootstrap.setup(Bootstrap.java:195) ~[elasticsearch-7.2.0.jar:7.2.0]
    at org.elasticsearch.bootstrap.Bootstrap.init(Bootstrap.java:342) ~[elasticsearch-7.2.0.jar:7.2.0]
    at org.elasticsearch.bootstrap.Elasticsearch.init(Elasticsearch.java:132) ~[elasticsearch-7.2.0.jar:7.2.0]
    ... 6 more

6.創建Elasticsearch啟動用戶，並設置權限等

groupadd elsearch
useradd elsearch -g elsearch -p elasticsearch
chown -R elsearch:elsearch elasticsearch-7.2.0	

7.使用elsearch用戶，再次嘗試啟動

cd elasticsearch-7.2.0
su elsearch
./bin/elasticsearch -d

8.啟動失敗，有兩個錯誤，是因為有兩個參數的值太小

ERROR: [2] bootstrap checks failed
[1]: max file descriptors [4096] for elasticsearch process is too low, increase to at least [65536]
[2]: max virtual memory areas vm.max_map_count [65530] is too low, increase to at least [262144]

問題解決辦法：

# 第一個問題：修改/etc/security/limits.conf文件，添加或修改如下行
hard    nofile           65536
soft    nofile           65536
 
# 第二個問題：修改 /etc/sysctl.conf 文件,添加如下行
vm.max_map_count=262144

9.使用elsearch用戶，再次嘗試啟動（Elasticsearch默認內存是1G，因為我的服務器內存是足夠的，沒有修改配置）

# 修改內存大小 config/jvm.options
-Xms200m
-Xmx200m

10.查看是否啟動成功：訪問ip:9200,出現以下信息即為啟動成功

{
  "name" : "node-1",
  "cluster_name" : "apm-application",
  "cluster_uuid" : "*******************",
  "version" : {
    "number" : "7.2.0",
    "build_flavor" : "default",
    "build_type" : "tar",
    "build_hash" : "615e27c",
    "build_date" : "2019-06-20T15:54:18.811730Z",
    "build_snapshot" : false,
    "lucene_version" : "8.0.0",
    "minimum_wire_compatibility_version" : "6.8.0",
    "minimum_index_compatibility_version" : "6.0.0-beta1"
  },
  "tagline" : "You Know, for Search"
}

4.2 下載 SkyWalking 軟件包

1.下載SkyWalking官方包，下載地址： http://skywalking.apache.org/downloads/ ，我們下載操作系統對應的發布版。這里，我們選擇apache-skywalking-apm-es7-8.0.0.tar.gz版本想使用 Elasticsearch 7.X 版本作為存儲。

2.上傳下載的壓縮包到linux服務器，解壓文件

tar -zxvf apache-skywalking-apm-es7-8.0.0.tar.gz
cd apache-skywalking-apm-es7-8.0.0

4.3 SkyWalking OAP 搭建

1.修改 OAP 配置文件 config/application.yml

vim config/application.yml
 
# 配置文件中默認選擇的是H2數據源，切換成elasticsearch7，把elasticsearch7配置成自己安裝的信息
# 重點修改 storage 配置項，通過 storage.selector 配置項來設置具體使用的存儲器。
# storage.elasticsearch 配置項，設置使用 Elasticsearch6.X 版本作為存儲器。
# 可以主要修改nameSpace、clusterNodes兩個配置即可，設置使用的Elasticsearch的集群和命名空間。
# storage.elasticsearch7配置項，設置使用Elasticsearch7.X 版本作為存儲器。

#集群配置
cluster:
  #選擇配置，這里使用單機版
  selector: ${SW_CLUSTER:standalone}
  #單機版配置
  standalone:
    ...
  #基於zk集群配置
  zookeeper:
    ...
...
#數據庫
storage:
  #這里使用elasticsearch7
  selector: ${SW_STORAGE:elasticsearch7}
  ...
  elasticsearch7:
    nameSpace: ${SW_NAMESPACE:""}
    clusterNodes: ${SW_STORAGE_ES_CLUSTER_NODES:192.168.0.10:9200}
    ...

2.啟動OAP

$ bin/oapService.sh
 
SkyWalking OAP started successfully!

4.4 SkyWalking UI 搭建

1.由於SkyWalking UI的默認地址是8080，與很多中間件有沖突，可以修改一下

# 修改webapp/webapp.yml
server:
  port: 18080

2.啟動 SkyWalking UI 服務

$ bin/webappService.sh
 
SkyWalking Web Application started successfully!

4.5 SkyWalking Agent

1.修改探針默認配置 agent/config/agent.config

collector.backend_service=${SW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES:192.168.99.231:11800}
agent.sample_n_per_3_secs=${SW_AGENT_SAMPLE:1}

采樣率修改：agent.sample_n_per_3_secs配置說明：

在訪問量較少時，鏈路全量收集不會對系統帶來太大負擔，能夠完整的觀測到系統的運行狀況。但是在訪問量較大時，全量的鏈路收集，對鏈路收集的客戶端（agent探針）、服務端（SkyWalking OAP）、存儲器（例如說 Elastcsearch）都會帶來較大的性能開銷，甚至會影響應用的正常運行。在訪問量級較大的情況下，往往會選擇抽樣采樣，只收集部分鏈路信息。SkyWalking Agent 在 agent/config/agent.config 配置文件中，定義了 agent.sample_n_per_3_secs 配置項，設置每 3 秒可收集的鏈路數據的數量。

2.放置探針：我們需要將 agent 目錄，拷貝到 Java 應用所在的服務器上。這樣，Java 應用才可以配置使用該 SkyWalking Agent。通過設置啟動參數的方式檢測系統，沒有代碼侵入。

# 在服務的啟動命令中添加參數javaagent、Dskywalking.agent.service_name
nohup java -javaagent:agent/skywalking-agent.jar -Dskywalking.agent.service_name=a  -jar a.jar > a.log 2>&1 &

五、效果展示

儀表盤：可以查看服務性能，接口總體耗時，數據庫sql執行耗時排行等等

拓撲圖：可以查看已經檢測的服務及服務之間的關系

追蹤：可以看到服務調用的路徑

追蹤：可以看到整個鏈路中每一個步驟的耗時情況，其中可以看到方法中各個sql執行耗時及對應的sql，可以有針對的優化sql

剛接觸SkyWalking還有很多的功能細節需要再深入了解，如果發現有問題，歡迎大家指教。

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