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APM调用链产品对比

jiezi

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随着企业经营规模的扩大，以及对内快速诊断效率和对外 SLA（服务品质协议，service-level agreement) 的追求，对于业务系统的掌控度的要求越来越高，主要体现在：

  • 对于第三方依赖的监控，实时 / 准实时了解第三方的健康状况 / 服务品质，降低第三方依赖对于自身系统的扰动（服务降级、故障转移）
  • 对于容器的监控，实时 / 准实时的了解应用部署环境（CPU、内存、进程、线程、网络、带宽）情况，以便快速扩容 / 缩容、流量控制、业务迁移
  • 业务方对于自己的调用情况，方便作容量规划，同时对于突发的请求也能进行异常告警和应急准备
  • 自己业务的健康、性能监控，实时 / 准实时的了解自身的业务运行情况，排查业务瓶颈，快速诊断和定位异常，增加对自己业务的掌控力

同时，对于企业来说，能够更精确的了解资源的使用情况，对于成本核算和控制也有非常大的裨益。

在这种情况下，一般都会引入 APM（Application Performance Management & Monitoring）系统，通过各种探针采集数据，收集关键指标，同时搭配数据呈现和监控告警，能够解决上述的大部分问题。

然而随着 RPC 框架、微服务、云计算、大数据的发展，同时业务的规模和深度相比过往也都增加了很多，一次业务可能横跨多个模块 / 服务 / 容器，依赖的中间件也越来越多，其中任何一个节点出现异常，都可能导致业务出现波动或者异常，这就导致服务质量监控和异常诊断 / 定位变得异常复杂，于是催生了新的业务监控模式：调用链跟踪 – 能够分布式的抓取多个节点的业务记录，并且通过统一的业务 id（traceId，messageId，requestId 等）将一次业务在各个节点的记录串联起来，方便排查业务的瓶颈或者异常点

产品对比

APM 和调用链跟踪均不是新诞生事务，很多公司已经有了大量的实践，不过开源的并且能够开箱即用的产品并不多，这里主要选取了 Pinpoint，Skywalking，CAT 来进行对比（当然也有其他的例如 Zipkin，Jaeger 等产品，不过总体来说不如前面选取的 3 个完成度高），了解一下 APM 和调用链跟踪在开源方面的发展状态。

Pinpoint

Pinpoint 是一个比较早并且成熟度也非常高的 APM+ 调用链监控的项目，在全世界范围内均有用户使用，支持 Java 和 PHP 的探针，数据容器为 HBase，其界面参考：

Skywalking

Skywalking 是一个新晋的项目，最近一两年发展非常迅猛，本身支持 OpenTracing 规范，优秀的设计提供了良好的扩展性，支持 Java、PHP、.Net、NodeJs 探针，数据容器为 ElasticSearch，其界面参考：

CAT

CAT 是由美团开源的一个 APM 项目，也历经了多年的迭代升级，拥有大量的企业级用户，对于监控和报警整合比较紧密，支持 Java、C/C++、.Net、Python、Go、NodeJs，不过 CAT 目前主要通过侵入性的方式接入，数据容器包括 HDFS（存储原始数据）和 mysql（二次统计），其界面参考：

横向对比

上面只是做了一个简介，那这三个项目各自有什么特色或者优势 / 劣势呢（三者的主要产品均针对 Java，这里也主要针对 Java 的特性）

Pinpoint

优势：

  • 大企业 / 长时间验证，稳定性和完成度高
  • 探针收集的数据粒度比较细
  • HBase 的数据密度较大，支持 PB 级别下的数据查询
  • 代码设计考虑的扩展性较弱，二次开发难度较大（探针为插件式，开发比较简单）
  • 拥有完整的 APM 和调用链跟踪功能

劣势：

  • 代码针对性强，扩展较难
  • 容器为 HBase，查询功能较弱（主要为时间维度）
  • 探针的额外消耗较多（探针采集粒度细，大概 10%~20%）
  • 项目趋于成熟，而扩展难度较大，目前社区活跃度偏低，基本只进行探针的增加或者升级
  • 缺少自定义指标的设计
Skywalking

优势：

  • 数据容器为 ES，查询支持的维度较多并且扩展潜力大
  • 项目设计采用微内核 + 插件，易读性和扩展性都比较强
  • 主要的研发人员为华人并且均比较活跃，能够进行更加直接的沟通
  • 拥有完整的 APM 和调用链跟踪功能

劣势：

  • 项目发展非常快，稳定性有待验证
  • ES 数据密度较小，在 PB 级别可能会有性能压力
  • 缺少自定义指标的设计
CAT

优势：

  • 大企业 / 长时间验证，稳定性和完成度高
  • 采用手动数据埋点而不是探针，数据采集的灵活性更强
  • 支持自定义指标
  • 代码设计考虑的扩展性较弱，并且数据结构复杂，二次开发难度较大
  • 拥有完善的监控告警机制

劣势：

  • 代码针对性强，扩展较难
  • 需要手动接入埋点，代码侵入性强
  • APM 功能完善，但是不支持调用链跟踪

基本组件

如果分别去看 Pinpoint/Skywalking/CAT 的整体设计，我们会发现三者更像是一个规范的三种实现，虽然各自有不同的机制和特性，但是从模块划分和功能基本是一致的：

当然也有一些微小的区别：

  • Pinpoint 基本没有 aggregator，同时 query 和 alarm 集成在了 web 中，只有 agent，collector 和 web
  • Skywalking 则是把 collector、aggregator、alarm 集成为 OAP（Observability Analysis Platform），并且可以通过集群部署，不同的实例可以分别承担 collector 或者 aggregator+alarm 的角色
  • CAT 则和 Skywalking 类似，把 collector、aggregator、alarm 集成为 cat-consumer，而由于 CAT 有比较复杂的配置管理，所以 query 和配置一起集成为 cat-home
  • 当然最大的区别是 Pinpoint 和 Skywalking 均是通过 javaagent 做字节码的扩展，通过切面编程采集数据，类似于探针，而 CAT 的 agent 则更像是一个工具集，用于手动埋点

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