隨著企業IT系統不斷擴大，以及對內快速診斷效率和對外SLA（服務品質協議，service-level agreement)的追求，對於業務系統的掌控度的要求越來越高。

在這種情況下，一般都會引入APM（Application Performance Management & Monitoring）系統，通過各種探針採集數據，收集關鍵指標，同時搭配數據呈現和監控告警，能夠解決上述的大部分問題。

同時，隨著RPC框架、微服務框架的普及和發展，微服務架構在企業級應用開發中得到了大量的應用。一次業務調用，往往可能跨越多個服務或容器，依賴的中間件也越來越多，其中調用鏈上任何一個節點出現異常，都可以導致業務出現波動或異常，這就導致服務調用鏈的異常診斷和定位變得非常麻煩，於是當務之急是調用鏈跟蹤（tracing）。

APM和調用鏈跟蹤在很多公司已經有了大量的實踐，開源的並且能夠開箱即用的產品，主要有Skywalking、Pinpoint、Zipkin、CAT等等。

一、Skywalking

Skywalking 是一個國人開源分佈式追蹤系統，用於收集、分析、聚合和可視化來自服務和雲原生基礎設施的數據。本身支持OpenTracing規範，優秀的設計提供了良好的擴展性，支持Java、PHP、.Net、NodeJs探針，數據容器為ElasticSearch或MySQL。

Skywalking整體架構主要由四部分組成：collector、agent、web、storage，具體如下圖所示。

• skywalking-collector：鏈路數據歸集器，數據可以落地Elasticsearch，單機也可以落地H2（不推薦），H2僅作為臨時演示用。
• skywalking-web：web可視化平臺，用來展示落地的數據。
• skywalking-agent：探針，使用Javaagent做字節碼植入，無侵入式的收集，並通過HTTP或者gRPC方式發送數據到Skywalking Collector。
• Storage：Skywalking的存儲，時間更迭，skywalking已經開發迭代到了6.x版本，在6.x版本中支持以Elasticsearch、Mysql、TiDB、H2、作為存儲介質進行數據存儲。

關於Skywalking架構設計、單機安裝和集群部署、以及和Spring Cloud微服務項目的集成等等，在前面的章節有詳細的介紹。

二、Pinpoint

Pinpoint是一個比較早並且成熟度也非常高的APM+調用鏈監控的項目，在全世界範圍內均有用戶使用，支持Java和PHP的探針，數據容器為HBase。

Pinpoint是韓國人開源的基於字節碼注入的調用鏈分析，以及應用監控分析工具。特點是支持多種插件，UI功能強大，接入端無代碼侵入。

最新UI界面如下所示：

架構圖如下所示：

PinpointCollector收集來自應用的監控數據，寫入到HBase中存儲，然後通過PinPoint Web UI界面可視化呈現。

三、Zipkin+Sleuth

Zipkin是Twitter開源的調用鏈分析工具，目前基於Spring Cloud Sleuth得到了廣泛的使用，特點是輕量，使用部署簡單。

Spring Cloud Sleuth是對Zipkin的一個封裝，對於Span、Trace等信息的生成、接入HTTP Request，以及向Zipkin Server發送採集信息等全部自動完成。

Zipkin Server主要包括四個模塊：

（1）Collector 接收或收集各應用傳輸的數據。

（2）Storage 存儲接受或收集過來的數據，當前支持Memory，MySQL，Cassandra，Elasticsearch等，默認存儲在內存中。

（3）API（Query） 負責查詢Storage中存儲的數據，提供簡單的JSON API獲取數據，主要提供給web UI使用。

（4）Web 提供簡單的web界面。

四、CAT（Central Application Tracking）

CAT是大眾點評開源的基於編碼和配置的調用鏈分析，應用監控分析，日誌採集，監控報警等一系列的監控平臺工具。擁有大量的企業級用戶，對於監控和報警整合比較緊密，支持Java、C/C++、.Net、Python、Go、NodeJs。不過，CAT目前主要通過侵入性的方式接入，數據容器包括HDFS（存儲原始數據）和MySQL（二次統計）。

在整個CAT從開發至今，一直秉承著簡單的架構就是最好的架構原則，整個CAT主要分為三個模塊，cat-client，cat-consumer，cat-home。

• cat-client 提供給業務以及中間層埋點的底層sdk。
• cat-consumer 用於實時分析從客戶端提供的數據。
• cat-home 作為提供給用戶展示的控制端。

在實際開發和部署中，cat-consumer和cat-home是部署在一個jvm內部，每個CAT服務端都可以作為consumer也可以作為home，這樣既能減少整個CAT層級結構，也可以增加整個系統穩定性。

五、Skywalking、Pinpoint、Zipkin和CAT分析比較

1. 基本實現原理

2.接入方式

3.監控和報警

4.頁面UI可視化效果

5.監控數據存儲

6. 性能比較

在Skywalking、Pinpoint、Zipkin等三種鏈路監控組件中，Skywalking的探針對吞吐量的影響最小，Zipkin的吞吐量居中，Pinpoint的探針對吞吐量的影響較為明顯。在500併發用戶時，Pinpoint測試服務的吞吐量從1385降低到774，影響很大。然後再看下CPU和memory的影響，在內部服務器進行的壓測，對CPU和memory的影響都差不多在10%之內。

六、小結

綜上所述，在APM和分佈式調用鏈產品選型時，我個人推薦Skywalking。當然，還需要結合企業現狀以及團隊情況，做出綜合判斷。

通過本技術專欄對Skywalking的剖析和實踐，Skywalking確實是一個優秀的APM+調用鏈跟蹤監控系統，能夠覆蓋大部分使用場景，讓研發和運維能夠更加實時/準實時的瞭解線上服務的運行情況。