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作者：王林林 出处：UAVStack 智能运维 来源：宜信技术学院技术沙龙 001 期 |AI 中台：一种敏捷的智能业务支持方案 | 宜信技术沙龙 3 月 28 日晚 8 点线上直播，点击报名
UAVStack 是一个全维监控与应用运维平台。UAV.Monitor 具备监控功能，包含基础监控、应用 / 服务性能监控、日志监控、业务监控等。在应用监控中，UAV 可以根据应用实例画像；其中应用实例组件可以对日志、服务、客户端等进行画像；基于客户端的画像又分为 Http、Dubbo、MQ、Kafka、JDBC、Redis、MongoDB 等等。
一、背景
作为一个工作多年的程序员或运维人员，相信你一定遇到过以下情况：
· 场景一：系统出现异常情况，运维人员没能在第一时间发现，反而是业务方在使用过程中反馈系统崩溃、页面点不开。查看系统日志，发现一直在报连接数据库异常；
· 场景二：新功能上线稳定运行一段时间后，用户反馈页面响应越来越慢，打开一个页面要等好久。排查问题，发现是一个慢 SQL 影响了整个功能的体验。
为此，UAVStack 开发了数据库监控功能。最初，数据库监控功能只是对数据源、数据库连接池进行了指标采集，通过客户端画像可以查看实时的数据库连接池信息以及操作计数。最近 UAVStack 又解锁了一项新功能——慢 SQL 监控，使数据库监控功能更加完善。
今天小编就向大家介绍一下数据库监控的具体实现。文章中出现的以下关键字全部用简称代替：
· 中间件增强框架：英文 MonitorFramework，简称 MOF
· 健康管理服务：英文 HealthManager，简称 HM
· 监控代理程序：英文 MonitorAgent，简称 MA
二、关键技术 &UAV 自研框架
· MOF Agent 注入机制：MOF Agent 的注入机制以 Java agent 以及 Javaassit 技术作为基础支撑。Java agent 负责拦截和转换字节码流，转换过程中使用 Javaassist 进行解析和修改，在应用服务器生命周期的关键位置注入切点，为 MOF 框架初始化、应用的画像信息和实时监控数据信息捕获提供基础。
· InterceptFramework 框架：在应用启动的特定生命周期内改写字节码，植入特定的逻辑处理代码，即画像数据采集，采集的数据包含服务画像以及客户端画像；客户端画像包含 Http、Dubbo、MQ、Kafka、JDBC、Redis、MongoDB 等常见的开源组件，系统中调用的第三方服务都会被列为是客户端的对象，比如系统中调用了第三方系统的接口都属于客户端的范畴。
· CaptureFramework 框架：通过 InterceptFramework 框架在特定的生命周期改写字节码植入特定的逻辑代码，在植入的逻辑代码中可以通过 CaptureFramework 画像的 Monitor 捕获体系的能力采集数据以及数据存储。具体实现为采用 doCapture 来实现在特定的捕获点执行抓取数据行为，采用 doPreStore 来实现在存储数据结构之前的一些捕获动作，对抓取的数据进行特殊数据的处理，获取到处理完成后的数据再通过 UAVServer 调用具体的 Supporter，最后实现数据落地。
三、组成部分
慢 SQL 监控的实现分为四个组成部分：
· 慢 SQL 的动态启停：慢 SQL 的监控启 / 停依赖于 MOF 的 Global Filter 机制。在应用初始化时，UAV 对应用的 Filter 进行了改写，提供了向 MOF 下发指令的接口。只要调用接口传入规定的参数便可以实现对慢 SQL 监控的动态启停。UAV 系统中并不存在其它服务直接调用 MOF 的操作，都是通过 MA 来完成的。大家可以把 MA 理解为服务请求方与 MOF 之间的媒介。
· 慢 SQL 数据采集：依赖 InterceptFramework 框架在特定的生命周期改写字节码植入特定逻辑，同时采用 MOF 的 CaptureFramework 框架进行数据抓取并生成抓取结果。MA 会对生成结果的文件进行定时采集并封装成固定的数据结构发送至 MQ。
· 数据存储：在 HM 中创建独立的 feature 进行数据处理，消费 MA 推送至 MQ 中的数据，完成数据清洗再存储至 ES。由于数据采集的结果进行了特殊的约定，从 MQ 拿到的数据并不能直接转换成相应的结果，需要进行相应的解析处理才能进行存储（由于采集的数据中字段较多、可能含有特殊的字符会影响对数据的解析，在生成数据结果时有规则约束才能实现数据的正确解析）。数据库监控的 feature 还提供了查询、统计慢 SQL 操作的相关接口。
· 页面展示：操作页面可自主启停数据库监控，设置慢 SQL 的时间阈值。启停以及时间阈值的设置依赖于 MA 向 MOF 发送指令。页面展示的 SQL 统计、追踪等信息则通过 HM 的接口获取;
四、功能展示
数据库监控目前已实现的功能有 SQL 分类统计、数据库连接池监控、慢 SQL 耗时分布统计、慢 SQL 统计、慢 SQL 追踪以及调用链 / 日志关联功能。
SQL 分类统计：
· 数据来源：OpenTSDB（通过画像采集指标）
· 针对插入、删除、更新、查询、批量操作进行分类统计
· 根据时间分布展示数据库的访问情况，根据时间分布展示数据库的访问情况，展示所选时间段的总访问计数（累计值 )
· 可以自定义时间条件查询历史数据
数据库连接池监控：
· 数据来源：OpenTSDB（通过画像采集指标）
· 可以查看连接池总连接数、活动连接数、空闲连接数的变化曲线
慢 SQL 耗时分布统计：
· 数据来源：ES
· 慢 SQL 统计可根据分类进行展示统计
· 针对慢 SQL 的耗时分布统计，最多查询 100 条
· 根据时间分布展示数据库慢 SQL 的访问情况，展示当前时间点的慢 SQL 访问时间、SQL、耗时
· 可以根据设置查询历史数据
慢 SQL 统计：
· 数据来源：ES
· 针对所有类型的 SQL
· 根据时间分布展示数据库某时间段的慢 SQL 统计
· 可以根据设置查询历史数据
慢 SQL 追踪：
· 数据来源：ES
· 查询条件为：关键字、是否慢 SQL 追踪、时间范围
· 根据搜索条件查询 SQL 追踪列表，列表展示内容为：SQL 语句、总执行次数、执行总时间、平均执行时间、操作 - 可查看详情
慢 SQL 追踪 - 详情查看：
· 数据来源：ES
· 慢 SQL 详情：点击某一条慢 SQL 统计可查看详情：包含开始执行时间、执行时长、入参、执行结果、影响条数
慢 SQL 追踪 - 调用链关联：
· 应用监控中需开启轻度调用链
· 点击某一行详细的执行时间，可以跳转至调用链页面，查看调用链的详细内容（相关的调用链高亮显示）
慢 SQL 追踪 - 日志关联：
· 应用监控中需开启日志归集
· 点击某一行详细的调用链内容的日志关联，可查看相应的日志信息，相关的日志行数高亮显示
五、总结
数据库监控是不容忽视的，好的数据库监控可以帮助优化系统并进行实时预警。通过文中介绍的数据库连接池监控，运维人员可以随时关注数据库连接池的状态，有效防止系统出现连接池活动连接数占满无法连接数据库的情况；而慢 SQL 监控功能可以动态展示一个系统的 SQL 情况，帮助优化 SQL 语句，让系统更稳定。
