APM Server端Java探针调研

一、需求

Tomcat：
（1）模块启动时间
（2）模块交互耗时

二、现状

现代APM体系，基本都是参考Google的Dapper（大规模分布式系统的跟踪系统）的体系来做的。通过跟踪请求的处理过程，来对应用系统在前后端处理、服务端调用的性能消耗进行跟踪，关于Dapper的介绍可以看这个链接：http://bigbully.github.io/Dapper-translation/
下面重点选5个比较有名的server端探针进行简单介绍：

2.1 Pinpoint（开源）

github地址：https://github.com/naver/pinpoint
java领域的性能分析的开源项目，这个是一个韩国团队开源出来的，通过JavaAgent的机制来做字节码代码植入，实现加入traceid和抓取性能数据的目的。
NewRelic、Oneapm之类的工具在java平台上的性能分析也是类似的机制。

2.2 Zipkin（开源）

官网：OpenZipkin · http://zipkin.io/
github地址：https://github.com/openzipkin/zipkin
这个是twitter开源出来的，也是参考Dapper的体系来做的。
Zipkin的java应用端是通过一个叫Brave的组件来实现对应用内部的性能分析数据采集。
Brave的github地址：https://github.com/openzipkin/brave
这个组件通过实现一系列的java拦截器，来做到对http/servlet请求、数据库访问的调用过程跟踪。
然后通过在spring之类的配置文件里加入这些拦截器，完成对java应用的性能数据采集。

2.3 CAT（开源）

github地址：https://github.com/dianping/cat
这个是大众点评开源出来的，实现的功能也还是蛮丰富的，国内也有一些公司在用了。
不过他实现跟踪的手段，是要在代码里硬编码写一些“埋点”，也就是侵入式的。
这样做有利有弊，好处是可以在自己需要的地方加埋点，比较有针对性；坏处是必须改动现有系统，很多开发团队不愿意。

2.4 NewRelic（闭源，代码不混淆）

https://newrelic.com/java

2.5 听云（闭源，代码混淆）

http://www.tingyun.com/tingyun_server.html
探针能力介绍：http://doc.tingyun.com/server/html/phpzhichiliebiao.html

三、探针能力汇总

3.1 支持

（1）应用运行环境：PHP, Java, .NET，Node.js, Python，Ruby等
（2）云：阿里云、腾讯云、AWS、金山云、青云、华为云等
（3）Database：MySQL, Oracle, MS SQL Server, PostgreSQL等
（4）Framework：Spring， Yii，Django，Tomcat，JBoss，WebLogic等
（5）NoSQL：Memcached，MongoDB，Redis等非关系型数据库服务
（6）API：监控HTTP、Dubbo、Thrift协议下当前应用调用的外部服务，如微博、微信第三方API接口等，并支持跨应用分析

3.2 核心功能

（1）web应用过程：分析url调用过程中性能消耗原因,抓取超过阈值url的详细数据
（2）数据库性能：支持多种数据库类型的监测，定位并追踪慢SQL语句问题
（3）错误分析：记录错误发生时的详细信息，统计应用错误率，定位问题具体至代码行
（4）外部API调用：可以监测所有服务端应用外部调用API的耗时，并进行汇总统计
（5）线程剖析：可以实现生产环境下实时在线的线程剖析,可在运行时了解代码性能
（6）NoSQL分析：实时监控Memcache, MongoDB，Redis等NoSQL数据库的性能问题
（7）JVM性能：实时监控 JVM 运行状态，通过图表展示 JVM 内存分配情况、内存使用情况、垃圾收集信息、类加载数量、JVM 线程信息以及会话信息。
（8）HTTP 会话：分析每个应用程序的 HTTP 会话数，包括：活跃、过期、拒绝的会话。

四、详细介绍（只关注能解决需求的部分）

用竞品的server探针监控Tomcat+Spring MVC的demo。在demo里只实现了path=/hello/hello的GET请求。如下：

这里写图片描述

以下是使用听云和NewRelic分别监控到的Tomcat接收GET请求后的调用追踪及其耗时。

4.1 听云

慢事务追踪

这里写图片描述

这里写图片描述

4.2 NewRelic

慢事务追踪

这里写图片描述

这里写图片描述

4.3 监控 Tomcat 中 Java 应用的主要特点

监视分布式应用程序的跨应用程序追踪
将主要业务轨迹的关键业务进行拓扑分析
用性能剖析分析方法调用栈轨迹

五、Server探针Demo SDK

（1）监控功能：模块交互耗时
监测Tomcat + Spring MVC搭建的服务，当后端收到“GET http://localhost:8080/hello/hello”请求时，HelloController模块的printHello的调用耗时。
printHello调用如下，里面人为增加2s延迟。

这里写图片描述

（2）Server探针功能：
监控模块的函数调用耗时
（3）Server探针实现方式：
通过JVM的JavaAgent的机制来做字节码代码，在目标模块的函数调用前后打点。
代码行数：1270行
实现时间：一天
NewRelic代码行数：8w行
（4）实验结果：

这里写图片描述

六、调研结论

目前竞品（NewRelic、听云）的方案能满足需求。
有可参考的竞品：NewRelic，虽然不开源，但代码反编译后未混淆，可以基本读懂。