CN111459762A - 基于字节码技术和cat的监控和调用链系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统及方法。它包括客户端、消费服务端、存储端和CAT控制台，客户端基于字节码技术开发埋点插件，通过JAVA应用程序对已有框架代码进行监控和调用链的埋点；消费服务端负责消费从客户端发送来的消息，消费服务端根据不同类型的消息，将消息发送到不同的消息分析器进行分析，然后再将分析后的数据存储起来；存储端选用hdfs存储原始日志数据，mysql主要负责存储历史报表数据；CAT控制台查询监控报表和调用链信息，跑生成历史报表的定时任务、配置功能和告警发送。本发明的有益效果是：解决原有方案接入成本较高、对业务代码侵入较大的问题，做到让业务零侵入。

Description

基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统及方法
技术领域
本发明涉及互联网相关技术领域，尤其是指基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统的实施方法。
背景技术
目前对于JAVA服务端应用监控和调用链系统开源的主要有：Pinpoint、Skywalking、Zipkin、美团点评的CAT。每个产品的特色不同，各有优缺点，适用场景和定位也不完全一样。
前三种主要的定位是调用链路跟踪，从一个全局视角上看各个系统的关系，尤其是Skywalking和Pinpoin的，也是以无侵入的方式进行埋点。但是这三个的定位仅仅是调用链，对于系统详细的接口监控、如平均响应时间、95线、99线、QPS、JVM相关的监控相对较弱，对于线上异常发现和告警规则比较弱。CAT的定位主要是应用监控，拥有强大的监控报表能力，监控维度较多，上面说到的问题也解决得比较好，而且也有一定的调用链跟踪能力，告警规则功能也很强大。但是，CAT需要对业务进行侵入式埋点，接入的成本较高。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种成本低且让业务零入侵的基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统，包括客户端、消费服务端、存储端和CAT控制台，
所述的客户端基于字节码技术开发埋点插件，通过JAVA应用程序对已有框架代码进行监控和调用链的埋点；
所述的消费服务端负责消费从客户端发送来的消息，从客户端采集的数据结构是消息树的形式，经过编码传输到消费服务端后，再次解码为消息树的形式，消费服务端根据不同类型的消息，将消息发送到不同的消息分析器进行分析，然后再将分析后的数据存储起来；
所述的存储端主要有两种方式，分布式文件系统hdfs和mysql，选用hdfs存储原始日志数据，mysql主要负责存储历史报表数据；
所述的CAT控制台查询监控报表和调用链信息，跑生成历史报表的定时任务、配置功能和告警发送。
本发明通过上述系统解决原有方案CAT应用监控和调用链接入成本较高、对业务代码侵入较大的问题，提供常用框架的监控日志埋点插件。通过字节码技术做到让业务零侵入的基础上，结合CAT强大的应用监控和丰富的报表。
作为优选，针对客户端来说，JAVA应用程序是将代码编译为字节码，通过类加载器进行加载，然后在JVM上运行的，而JVM提供了JVMTI接口在类加载之前或者运行时对字节码进行修改，被用来将已有框架代码修改为满足通用功能的框架代码。
作为优选，针对客户端来说，监控和调用链的埋点就是一个切面的逻辑，即在主流功能的横切面上加一个埋点的功能，通过AOP解决这样的问题，再结合字节码技术，在类加载之前对主要的耗时IO操作进行埋点。
作为优选，针对消费服务端来说，为了保证消费服务端的高吞吐量，采用异步处理的方式，消费服务端是通过分布式的方式采用多节点部署，进行水平扩缩容。
作为优选，针对存储端来说，日志数据的特点是追加写的特点，选用hdfs存储原始日志数据，消费服务端负责将原始日志存储在hdfs中，提升写的性能以及避免强依赖hdfs，原始日志先落盘，然后异步地向hdfs同步；mysql主要负责存储历史报表数据，根据数据量的大小和特性选择不同的存储方式。
作为优选，针对CAT控制台来说，监控报表分为两部分，当前小时的实时报表和历史报表，实时报表通过hdfs中存储的数据在内存中构建；历史报表从mysql查询，历史报表的生成也是通过上面的定时任务跑出来存储于mysql。
本发明还提供了基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统的实施方法，具体包括如下步骤：
(1)准备好存储端，搭建分布式文件系统hdfs集群，准备好mysql数据库实例并创建数据库，根据CAT官方提供的DDL脚本创建相关表；
(2)准备服务器及其环境，由于CAT是基于JAVA语言开发，通过tomcat部署的，根据部署服务器配置调整tomcat中启动的JVM参数；
(3)部署CAT服务端，包括消费服务端和CAT控制台，通知这两个组件打成一个war包，将war包拷到tomcat的webapp目录下，然后通过相关脚本启动tomcat，CAT的JVM进程也会随着tomcat启动；
(4)配置CAT关键信息，主要是服务器的配置，主要包括多个服务器节点的角色、服务地址以及数据存储策略，然后就是路由策略配置，这个配置主要作用是决定业务服务器通过与哪个CAT服务器建立长连接发送消息；
(5)业务接入CAT的客户端和提供的埋点插件，在JAVA应用程序启动时，只需要在JVM参数中加上相关路径，从而在运行时执行监控和调用链埋点。
作为优选，在步骤(5)中，开发者在CAT控制台页面上看到各种监控指标报表，如果有异常信息，进行实时查看。
本发明的有益效果是：解决原有方案CAT应用监控和调用链接入成本较高、对业务代码侵入较大的问题，提供常用框架的监控日志埋点插件，做到让业务零侵入，结合CAT强大的应用监控和丰富的报表。
附图说明
图1是本发明的系统框架图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所述的实施例中，基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统，包括客户端、消费服务端、存储端和CAT控制台，
客户端是本发明的重点，客户端基于字节码技术开发埋点插件，通过JAVA应用程序对已有框架代码进行监控和调用链的埋点；JAVA应用程序是将代码编译为字节码，通过类加载器进行加载，然后在JVM(JAVA虚拟机)上运行的，而JVM提供了JVMTI接口在类加载之前或者运行时对字节码进行修改，被用来将已有框架代码修改为满足通用功能的框架代码。监控和调用链的埋点就是一个切面的逻辑，即在主流功能的横切面上加一个埋点的功能，通过AOP(面向切面编程)解决这样的问题，再结合字节码技术，在类加载之前对主要的耗时IO操作进行埋点。Aspectj weaver提供的ltw(Load Time weave加载时织入)就是通过扩展JVMTI接口，在类加载之前修改已有字节码从而织入相应的埋点逻辑，主要有：
·对常用的MVC框架如Spring MVC、Dubbo Rest协议进行埋点。
·对dubbo RPC框架进行埋点，并且通过dubbo Context上下文进行调用链路透传，将不同服务串联起来。
·对mybaties进行横切埋点，将数据源连接获取生成、SQL执行等进才埋点。
·对jedis客户端进行横切埋点，监控Redis的访问情况。
·提供基于JAVA注解的方式，提供业务自定义埋点。
消费服务端负责消费从客户端发送来的消息，从客户端采集的数据结构是消息树的形式，经过编码传输到消费服务端后，再次解码为消息树的形式，消费服务端根据不同类型的消息，将消息发送到不同的消息分析器进行分析，然后再将分析后的数据存储起来；为了保证消费服务端的高吞吐量，采用异步处理的方式，消费服务端是通过分布式的方式采用多节点部署，进行水平扩缩容，具有高可用性和高可伸缩性，在应用规模很大的时候不会成为性能瓶茎。
存储端主要有两种方式，分布式文件系统hdfs和mysql，选用hdfs存储原始日志数据，mysql主要负责存储历史报表数据；日志数据的特点是追加写的特点，基于此，选用hdfs存储原始日志数据，消费服务端负责将原始日志存储在hdfs中，提升写的性能以及避免强依赖hdfs，原始日志先落盘，然后异步地向hdfs同步；mysql主要负责存储历史报表数据，认为上一小时就已经是历史数据了，不会再变化了，根据数据量的大小和特性选择不同的存储方式。
CAT控制台查询监控报表和调用链信息，跑生成历史报表的定时任务、配置功能和告警发送；监控报表分为两部分，当前小时的实时报表和历史报表，实时报表通过hdfs中存储的数据在内存中构建；历史报表从mysql查询，历史报表的生成也是通过上面的定时任务跑出来存储于mysql。
基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统的实施方法，具体包括如下步骤：
(1)准备好存储端，搭建分布式文件系统hdfs集群，准备好mysql数据库实例并创建数据库，根据CAT官方提供的DDL脚本创建相关表；如果业务体量不是很大，hdfs不是强制项，原始日志可以存储在CAT服务器磁盘上。
(2)准备服务器及其环境，主要考虑通过ECS或者物理机部署，由于CAT是基于JAVA语言开发，通过tomcat部署的，所以，需要在服务器安装jdk并配置相关的环境变量，需要下载tomcat并配置相关环境变量，根据部署服务器配置调整tomcat中启动的JVM参数；
(3)部署CAT服务端，包括消费服务端和CAT控制台，通知这两个组件打成一个war包，将war包拷到tomcat的webapp目录下，然后通过相关脚本启动tomcat，CAT的JVM进程也会随着tomcat启动；
(4)配置CAT关键信息，主要是服务器的配置，主要包括多个服务器节点的角色、服务地址以及数据存储策略，然后就是路由策略配置，这个配置主要作用是决定业务服务器通过与哪个CAT服务器建立长连接发送消息；
(5)业务接入CAT的客户端和提供的埋点插件，在JAVA应用程序启动时，只需要在JVM参数中加上相关路径，如：-javaagent:相关jar路径，从而在运行时执行监控和调用链埋点，对业务零侵入，这样便可以结合CAT强大监控功能和字节码低成本接入优势。开发者在CAT控制台页面上看到各种监控指标报表，如服务调用链、响应时间、SQL执行等，如果有异常信息，进行实时查看。
本发明通过上述系统和实施方法的设计解决原有方案CAT应用监控和调用链接入成本较高、对业务代码侵入较大的问题，提供常用框架的监控日志埋点插件。通过字节码技术做到让业务零侵入的基础上，结合CAT强大的应用监控和丰富的报表。

Claims (8)

1.基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统，其特征是，包括客户端、消费服务端、存储端和CAT控制台，
所述的客户端基于字节码技术开发埋点插件，通过JAVA应用程序对已有框架代码进行监控和调用链的埋点；
所述的消费服务端负责消费从客户端发送来的消息，从客户端采集的数据结构是消息树的形式，经过编码传输到消费服务端后，再次解码为消息树的形式，消费服务端根据不同类型的消息，将消息发送到不同的消息分析器进行分析，然后再将分析后的数据存储起来；
所述的存储端主要有两种方式，分布式文件系统hdfs和mysql，选用hdfs存储原始日志数据，mysql主要负责存储历史报表数据；
所述的CAT控制台查询监控报表和调用链信息，跑生成历史报表的定时任务、配置功能和告警发送。
2.根据权利要求1所述的基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统，其特征是，针对客户端来说，JAVA应用程序是将代码编译为字节码，通过类加载器进行加载，然后在JVM上运行的，而JVM提供了JVMTI接口在类加载之前或者运行时对字节码进行修改，被用来将已有框架代码修改为满足通用功能的框架代码。
3.根据权利要求1或2所述的基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统，其特征是，针对客户端来说，监控和调用链的埋点就是一个切面的逻辑，即在主流功能的横切面上加一个埋点的功能，通过AOP解决这样的问题，再结合字节码技术，在类加载之前对主要的耗时IO操作进行埋点。
4.根据权利要求1所述的基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统，其特征是，针对消费服务端来说，为了保证消费服务端的高吞吐量，采用异步处理的方式，消费服务端是通过分布式的方式采用多节点部署，进行水平扩缩容。
5.根据权利要求1所述的基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统，其特征是，针对存储端来说，日志数据的特点是追加写的特点，选用hdfs存储原始日志数据，消费服务端负责将原始日志存储在hdfs中，提升写的性能以及避免强依赖hdfs，原始日志先落盘，然后异步地向hdfs同步；mysql主要负责存储历史报表数据，根据数据量的大小和特性选择不同的存储方式。
6.根据权利要求1所述的基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统的实施方法，其特征是，针对CAT控制台来说，监控报表分为两部分，当前小时的实时报表和历史报表，实时报表通过hdfs中存储的数据在内存中构建；历史报表从mysql查询，历史报表的生成也是通过上面的定时任务跑出来存储于mysql。
7.基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统的实施方法，其特征是，具体包括如下步骤：
(1)准备好存储端，搭建分布式文件系统hdfs集群，准备好mysql数据库实例并创建数据库，根据CAT官方提供的DDL脚本创建相关表；
(2)准备服务器及其环境，由于CAT是基于JAVA语言开发，通过tomcat部署的，根据部署服务器配置调整tomcat中启动的JVM参数；
(3)部署CAT服务端，包括消费服务端和CAT控制台，通知这两个组件打成一个war包，将war包拷到tomcat的webapp目录下，然后通过相关脚本启动tomcat，CAT的JVM进程也会随着tomcat启动；
(4)配置CAT关键信息，主要是服务器的配置，主要包括多个服务器节点的角色、服务地址以及数据存储策略，然后就是路由策略配置，这个配置主要作用是决定业务服务器通过与哪个CAT服务器建立长连接发送消息；
(5)业务接入CAT的客户端和提供的埋点插件，在JAVA应用程序启动时，只需要在JVM参数中加上相关路径，从而在运行时执行监控和调用链埋点。
8.根据权利要求7所述的基于字节码技术和CAT的监控和调用链系统的实施方法，其特征是，在步骤(5)中，开发者在CAT控制台页面上看到各种监控指标报表，如果有异常信息，进行实时查看。
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