大家好，我是不才陈某~

这篇文章，我将对监控体系的基础知识、原理和架构做一次系统性整顿，同时还会对几款最罕用的开源监控产品做下介绍，以便大家选型时参考。内容包含3局部：

  • 必知必会的监控基础知识
  • 支流监控零碎介绍
  • 监控零碎的选型倡议
关注公众号：码猿技术专栏，回复关键词：1111 获取阿里外部Java性能调优手册

必知必会的监控基础知识

咱们能够了解监控零碎就像咱们现代打战的哨兵一样，哨兵的角色十分重要，敌人来了，哨兵会第一工夫收回预警(吹笛、打鼓、放烟)，让守城的兵士可能最快的工夫解决，应答。

那对于咱们利用零碎而言，监控零碎就像咱们第三只眼，如果有利用零碎呈现问题，咱们能够通过监控零碎看是哪里呈现问题，是redis挂了，还是说服务器内存满了，有监控零碎咱们能够很轻松、疾速的定位问题。

甚至咱们能够设置预警，对一些将要呈现的问题进行提前预防解决，及时防止问题的产生。

1、监控零碎的作用

  • 帮忙定位故障: 在产生故障时，咱们能够通过查看监控零碎的各项指标数据，辅助故障剖析和定位。
  • 预警缩小故障率: 对于行将可能产生的故障可能及时收回预警信息，做好提前预防解决。
  • 辅助容量布局: 为服务器、中间件以及利用集群的容量布局提供数据撑持。
  • 辅助性能调优: JVM垃圾回收次数、接口响应工夫、慢SQL等等都能够监控优化。

2、常见的监控对象和指标都有哪些？

  • 服务器监控: CPU使用率、内存使用率、磁盘使用率、磁盘读写的吞吐量、网络出入流量等等。
  • MySQL监控: TPS、QPS、数据库连接数、慢SQL、InnoDB缓冲池命中率等等。
  • Redis监控: 内存使用率、缓存命中率、key值总数、Redis响应申请工夫、客户端连接数、持久性指标等等。
  • MQ监控: 连接数、队列数、生产速率、生产速率、音讯沉积量等等。
  • 利用监控:
    • HTTP接口：URL存活、申请量、耗时、异样量
    • JVM ：GC次数、GC耗时、各个内存区域的大小、以后线程数、死锁线程数
    • 线程池：沉闷线程数、工作队列大小、工作执行耗时、回绝工作数

3、监控零碎的根本流程

  • 数据采集：采集的形式有很多种，包含日志埋点进行采集，JMX标准接口输入监控指标，被监控对象提供REST API进行数据采集（如Hadoop、ES），系统命令行，对立的SDK进行侵入式的埋点和上报等。
  • 数据传输：将采集的数据以TCP、UDP或者HTTP协定的模式上报给监控零碎，有被动Push模式，也有被动Pull模式。
  • 数据存储：有应用MySQL、Oracle等关系数据库存储的，也有应用时序数据库RRDTool、OpentTSDB、InfluxDB存储的，还有应用HBase存储的。
  • 数据展现：数据指标的图形化展现。
  • 监控告警：灵便的告警设置，以及反对邮件、短信、IM等多种告诉通道。

市面上的一些常见监控零碎比拟

上面再来意识下支流的开源监控零碎，因为篇幅无限，我筛选了3款应用最宽泛的监控零碎：Zabbix、Open-Falcon、Prometheus，会对它们的架构进行介绍，同时总结下各自的优劣势。

1、Zabbix介绍

Zabbix 1998年诞生，外围组件采纳C语言开发，Web端采纳PHP开发。它属于老牌监控零碎中的优良代表，监控性能很全面，应用也很宽泛，差不多有70%左右的互联网公司都曾应用过 Zabbix 作为监控解决方案。

先来理解下Zabbix的架构设计：

  • Zabbix Server：外围组件，C语言编写，负责接管Agent、Proxy发送的监控数据。同时，它还负责数据的汇总存储以及告警触发等。
  • Zabbix Proxy：可选组件，对于被监控机器较多的状况下，可应用Proxy进行分布式监控，它能代理Server收集局部监控数据，以加重Server的压力。
  • Zabbix Agentd：部署在被监控主机上，用于采集本机的数据并发送给Proxy或者Server。数据收集形式同时反对被动Push和被动Pull 两种模式。
  • Database：用于存储配置信息以及采集到的数据，反对MySQL、Oracle等关系型数据库。同时，最新版本的Zabbix曾经开始反对时序数据库，不过成熟度还不高。
  • Web Server：Zabbix的GUI组件，PHP编写，提供监控数据的展示和告警配置。

Zabbix的劣势：

  • 产品成熟：因为诞生工夫长且应用宽泛，领有丰盛的文档资料以及各种开源的数据采集插件，能笼罩绝大部分监控场景。
  • 采集形式丰盛：反对Agent、SNMP、JMX、SSH等多种采集形式，以及被动和被动的数据传输方式。

Zabbix的劣势：

须要在被监控主机上安装Agent，所有的数据都存在数据库里，产生的数据很大，瓶颈次要在数据库。

2、Open-Falcon（小米出品，国内风行）

Open-falcon 是小米2015年开源的企业级监控工具，采纳Go和Python语言开发，这是一款灵便、高性能且易扩大的新一代监控计划，目前小米、美团、滴滴等超过200家公司在应用它。

小米初期也应用的Zabbix进行监控，然而机器量和业务量上来后，Zabbix就有些力不从心了。因而，起初自主研发了Open-Falcon，在架构设计上汲取了Zabbix的教训，同时很好地解决了Zabbix的诸多痛点。

架构看去比Zabbix简单多了，其实它也是基于Server---Agent的模式，只不过Server又给他划分了好几个组件，这个耦合性和扩展性都失去了明显提高。

  • Falcon-agent：数据采集器和收集器，Go开发，部署在被监控的机器上。就相当于Agent，用于采集机器负载监控指标数据如：CPU、内存、磁盘、IO、网络、端口等等大略有200多个这些都能够自定是否收集。
  • Transfer：数据散发组件，接管客户端发送的数据，别离发送给数据存储组件Graph和告警断定组件Judge，Graph和Judge均采纳一致性hash做数据分片，以进步横向扩大能力。同时Transfer还反对将数据散发到OpenTSDB，用于历史归档。
  • Graph：数据存储组件，底层应用RRDTool（时序数据库）做单个指标的存储，并通过缓存、分批写入磁盘等形式进行了优化。据说一个graph实例可能解决8W+每秒的写入速率。
  • Judge和Alarm：告警组件，Judge对Transfer组件上报的数据进行实时计算，判断是否要产生告警事件，Alarm组件对告警事件进行收敛解决后，将告警音讯推送给各个音讯通道。
  • API：面向终端用户，收到查问申请后会去Graph中查问指标数据，汇总后果后对立返回给用户，屏蔽了存储集群的分片细节。
Open-Falcon劣势
  • 主动采集能力：Falcon-agent 能主动采集服务器的200多个根底指标（比方CPU、内存等），无需在server上做任何配置，这一点能够秒杀Zabbix.
  • 弱小的存储能力：底层采纳RRDTool，并且通过一致性hash进行数据分片，构建了一个分布式的时序数据存储系统，可扩展性强。
  • 灵便的数据模型：借鉴OpenTSDB，数据模型中引入了tag，这样能反对多维度的聚合统计以及告警规定设置，大大提高了应用效率。
  • 插件对立治理：Open-Falcon的插件机制实现了对用户自定义脚本的统一化治理，可通过HeartBeat Server分发给agent，加重了使用者自主保护脚本的老本。
  • 个性化监控反对：基于Proxy-gateway，很容易通过自主埋点实现应用层的监控（比方监控接口的访问量和耗时）和其余个性化监控需要，集成不便。
Open-Falcon毛病
  • 监控类型较少: 不反对罕用应用服务器如tomcat、apache、jetty等的监控。
  • 整体倒退个别，社区活跃度低: 没有专门的运维反对，代码更新较少，没有一个较大的社区来保护，后续想要有什么新的能力根本只能指望本人扩大。

3、Prometheus（号称下一代监控零碎）

咱们晓得 zabbix 在监控界占有不可撼动的位置，功能强大。然而对容器监控显得力不从心。为解决监控容器的问题，引入了 Prometheus 技术。

Prometheus 是一套开源的系统监控报警框架。是由前google员工2015年正式公布的开源监控零碎，采纳Go语言开发。它不仅有一个很酷的名字，同时它有Google与k8s的强力反对，开源社区异样火爆。

先来理解下Prometheus的架构设计：

  • Exporter：次要用来采集数据，并通过 HTTP 服务的模式裸露给 Prometheus Server，Prometheus Server 通过拜访该 Exporter 提供的接口，即可获取到须要采集的监控数据。常见的Exporter有很多，例如node_exporter、mysqld_exporter、redis_exporter 等
  • Prometheus Server：外围组件，负责实现对监控数据的获取，存储以及查问。Prometheus Server 也是一个时序数据库，它将监控数据保留在本地磁盘中，并对外提供自定义的 PromQL 语言实现对数据的查问和剖析。
  • Push gateway：因为 Prometheus 数据采集采纳 pull 形式进行设置的， 内置必须保障 prometheus server 和对应的 exporter 必须通信，当网络状况无奈间接满足时，能够应用 pushgateway 来进行直达，能够通过 pushgateway 将外部网络数据被动 push 到 gateway 外面去，而 prometheus 采纳 pull形式拉取 pushgateway 中数据。
  • Alert Manager：当反对基于 PromQL 创立告警规定，如果满足定义的规定，则会产生一条告警信息，进入 AlertManager 进行解决。能够集成邮件，微信或者通过 webhook 自定义报警。
  • Web UI：Prometheus内置了一个简略的web控制台，能够查问配置信息和指标等，而理论利用中咱们通常会将Prometheus作为Grafana的数据源，创立仪表盘以及查看指标。
Prometheus长处
  • 社区活跃度高: github start超过40k，且始终在保护。
  • 基于时序数据库，存储效率高:Prometheus外围局部只有一个独自的二进制文件，不存在任何的第三方依赖(数据库，缓存等等)。惟一须要的就是 本地磁盘，因而不会有潜在级联故障的危险。
  • 很好地反对容器监控: 能主动发现容器，同时k8s和etcd等我的项目都提供了对Prometheus的原生反对，是目前容器监控最风行的计划。
  • 基于Pull模型的架构: Prometheus基于Pull模型的架构形式，能够在任何中央（本地电脑，开发环境，测试环境）搭建咱们的监控零碎。
Prometheus毛病
  • Prometheus 是基于 Metric 的监控，不适用于日志（Logs）、事件(Event)、调用链(Tracing)。
  • 因为Prometheus采纳的是Pull模型拉取数据，意味着所有被监控的endpoint必须是可达的，须要正当布局网络的平安配置。
  • 指标泛滥，需进行适当裁剪。

选型倡议

通过下面的介绍，大家对支流的监控零碎应该有了肯定的意识。面对选型问题，我的倡议是：

1、先明确分明你的监控需要：要监控的对象有哪些？机器数量和监控指标有多少？须要具备什么样的告警性能？

2、监控是一项长期建设的事件，一开始就想做一个 All In One 的监控解决方案，我感觉没有必要。从老本角度思考，在初期间接应用开源的监控计划即可，先解决有无问题。

3、从零碎成熟度上看，Zabbix属于老牌的监控零碎，材料多，性能全面且稳固，如果机器数量在几百台以内，不必太放心性能问题，另外，采纳数据库分区、SSD硬盘、Proxy架构、Push采集模式都能够进步监控性能。

4、Zabbix在服务器监控方面占绝对优势，能够满足90%以上的监控场景，然而应用层的监控仿佛并不善于，比方要监控线程池的状态、某个外部接口的执行工夫等，这种通常都要做侵入式埋点。相同，新一代的监控零碎Open-Falcon和Prometheus在这一点做得很好。

5、从整体体现上来看，新一代监控零碎也有显著的劣势，比方：灵便的数据模型、更成熟的时序数据库、弱小的告警性能，如果之前对zabbix这种传统监控没有技术积攒，倡议应用Open-Falcon或者Prometheus.

6、Open-Falcon的外围劣势在于数据分片性能，能撑持更多的机器和监控项；Prometheus则是容器监控方面的标配，有Google和k8s加持。

7、Zabbix、Open-Falcon和Prometheus都反对和Grafana做疾速集成，想要好看且弱小的可视化体验，能够和Grafana进行组合。

8、用适合的监控零碎解决相应的问题即可，能够多套监控同时应用，这种在企业初期很常见。

9、到中后期，随着机器数据减少和个性化需要增多（比方心愿对立监控平台、买通公司的CMDB和组织架构关系），往往须要二次开发或者通过监控零碎提供的API做集成，从这点来看，Open-Falcon或者Prometheus更适合。

10、如果非要自研，能够多钻研下支流监控零碎的架构计划，借鉴它们的劣势。

欢送退出陈某的常识星球，一起学习打卡，交换技术。退出形式，扫描下方二维码：

已在常识星球中更新如下几个专栏，详情戳链接理解)：

  1. 《我要进大厂》：汇总了大厂面试考点系列、零碎架构设计、实战总结调优....
  2. 《亿级数据分库分表实战》：文章+视频的模式分享亿级数据的分库分表实战
  3. 《精尽Spring Cloud Alibaba系列》：Spring Cloud Alibaba各个中间件的应用以及源码深究，残缺的案例源码分享，波及Spring Cloud 的各个组件源码介绍
  4. 《精尽Spring Boot 系列》：整顿了Spring Boot 入门到源码级别的文章
  5. 《精尽Spring系列》：迭代了47+篇文章，入门到源码级别的介绍，残缺的案例源码
  6. Java后端相干技术的源码解说、全栈学习路线图

最初说一句（别白嫖，求关注）

陈某每一篇文章都是精心输入，曾经写了3个专栏，整顿成PDF，获取形式如下：

  1. 《Spring Cloud 进阶》PDF：关注公众号：【码猿技术专栏】回复关键词 Spring Cloud 进阶 获取！
  2. 《Spring Boot 进阶》PDF：关注公众号：【码猿技术专栏】回复关键词 Spring Boot进阶 获取！
  3. 《Mybatis 进阶》PDF：关注公众号：【码猿技术专栏】回复关键词 Mybatis 进阶 获取！

如果这篇文章对你有所帮忙，或者有所启发的话，帮忙点赞、在看、转发、珍藏，你的反对就是我坚持下去的最大能源！