Skywalking流程分析_4(插件的加载和不同版本的识别)
插件的结构
之前我们介绍了插件的加载，接下来就是真正开始进行插件的执行了，首先要看下插件的结构是怎么样的，以阿里的druid数据源为例
skywalking-plugin.def:
druid-1.x=org.apache.skywalking.apm.plugin.druid.v1.define.DruidPooledConnectionInstrumentation
druid-1.x=org.apache.skywalking.apm.plugin.druid.v1.define.DruidDataSourceInstrumentation
druid-1.x=org.apache.skywalking.apm.plugin.druid.v1.define.DruidDataSourceStatManagerInstrumentation
以第一个获取数据源连接的插件DruidPooledConnectionInstrumentation为例
DruidPooledConnectionInstrumentation
/**
* 插件的定义,继承xxxPluginDefine,通常命名为xxxInstrumentation
*/
public class DruidDataSourceInstrumentation extends ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine {
private static final String ENHANCE_CLASS = "com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource";
private static final String ENHANCE_METHOD = "getConnection";
private static final String INTERCEPTOR_CLASS = "org.apache.skywalking.apm.plugin.druid.v1.PoolingGetConnectInterceptor";
/**
* 在哪个类进行字节码增强
* */
@Override
protected ClassMatch enhanceClass() {
return byName(ENHANCE_CLASS);
}
/**
* 进行构造方法的拦截
* */
@Override
public ConstructorInterceptPoint[] getConstructorsInterceptPoints() {
return new ConstructorInterceptPoint[0];
}
/**
* 进行实例方法的拦截
* */
@Override
public InstanceMethodsInterceptPoint[] getInstanceMethodsInterceptPoints() {
return new InstanceMethodsInterceptPoint[]{
new InstanceMethodsInterceptPoint() {
//对getConnection无参方法记性增强
@Override
public ElementMatcher<MethodDescription> getMethodsMatcher() {
return named(ENHANCE_METHOD).and(takesNoArguments());
}
//增强逻辑在哪个具体的插件类中执行
@Override
public String getMethodsInterceptor() {
return INTERCEPTOR_CLASS;
}
@Override
public boolean isOverrideArgs() {
return false;
}
},
new InstanceMethodsInterceptPoint() {
//对getConnection有参方法记性增强
@Override
public ElementMatcher<MethodDescription> getMethodsMatcher() {
return named(ENHANCE_METHOD).and(takesArguments(String.class, String.class));
}
//增强逻辑在哪个具体的插件类中执行
@Override
public String getMethodsInterceptor() {
return INTERCEPTOR_CLASS;
}
//在增强时是否要对原方法的入参进行改变
@Override
public boolean isOverrideArgs() {
return false;
}
}
};
}
@Override
public StaticMethodsInterceptPoint[] getStaticMethodsInterceptPoints() {
return new StaticMethodsInterceptPoint[0];
}
}
ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine
如果对构造方法/实例方法增强，则需继承此类
public abstract class ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine extends ClassEnhancePluginDefine {
/**
* @return null, means enhance no static methods.
*/
/**
* 静态方法拦截点
* */
@Override
public StaticMethodsInterceptPoint[] getStaticMethodsInterceptPoints() {
return null;
}
}
ClassStaticMethodsEnhancePluginDefine
如果对构造方法/实例方法增强，则需继承此类
public abstract class ClassStaticMethodsEnhancePluginDefine extends ClassEnhancePluginDefine {
/**
* @return null, means enhance no constructors.
*/
@Override
public ConstructorInterceptPoint[] getConstructorsInterceptPoints() {
return null;
}
/**
* @return null, means enhance no instance methods.
*/
@Override
public InstanceMethodsInterceptPoint[] getInstanceMethodsInterceptPoints() {
return null;
}
}
结构
ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine和ClassStaticMethodsEnhancePluginDefine都继承了ClassEnhancePluginDefine- 而
ClassEnhancePluginDefine继承了AbstractClassEnhancePluginDefine
在返回要增强的类方法中ClassMatch就是要进行匹配的策略，有名字匹配、前缀匹配等，这里就不做详细分析了
@Override
protected ClassMatch enhanceClass() {
return byName(ENHANCE_CLASS);
}
这里我们知道了如何指定在哪个类，对哪个方法进行增强，下面我们就来看看增强逻辑的类是怎么做的，仍然以阿里的druid数据源为例。指定了是org.apache.skywalking.apm.plugin.druid.v1.PoolingGetConnectInterceptor
PoolingGetConnectInterceptor
public class PoolingGetConnectInterceptor implements InstanceMethodsAroundInterceptor {
@Override
public void beforeMethod(EnhancedInstance objInst, Method method, Object[] allArguments, Class<?>[] argumentsTypes, MethodInterceptResult result) throws Throwable {
AbstractSpan span = ContextManager.createLocalSpan("Druid/Connection/" + method.getName());
span.setComponent(ComponentsDefine.ALIBABA_DRUID);
}
@Override
public Object afterMethod(EnhancedInstance objInst, Method method, Object[] allArguments, Class<?>[] argumentsTypes, Object ret) throws Throwable {
ContextManager.stopSpan();
return ret;
}
@Override
public void handleMethodException(EnhancedInstance objInst, Method method, Object[] allArguments, Class<?>[] argumentsTypes, Throwable t) {
ContextManager.activeSpan().errorOccurred().log(t);
}
}
可以看到和APO非常的像，前置/后置/异常增强
总结
- 插件的定义
- 位置，resources/skywalking-plugin.def
- 内容，插件名=插件类定义
- 插件的结构
- 对构造/实例方法增强，继承
ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine - 对静态方法增强，继承
ClassStaticMethodsEnhancePluginDefine ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine和ClassStaticMethodsEnhancePluginDefine都继承ClassEnhancePluginDefine,ClassEnhancePluginDefine继承AbstractClassEnhancePluginDefine- 指定要拦截的类的方法，
enhanceClass() - 指定要拦截的构造方法，
getConstructorsInterceptPoints - 指定要拦截的实例方法，
getInstanceMethodsInterceptPoints - 指定要拦截的静态方法，
getStaticMethodsInterceptPoints
- 对构造/实例方法增强，继承
- 目标类的匹配
- 按类名匹配，
NameMatch - 间接匹配，
IndirectMatchPrefixMatch，前缀匹配MethodAnnotationMatch，注解匹配
- 按类名匹配，
- 进行拦截的定义方法
- beforeMethod
- afterMethod
- handleMethodException
版本识别
skywalking是把不同版本的框架，来分别设置插件来对应着不用的版本，就拿常见的Srping来说，插件结构为
mvc-annotation-3.x-pluginmvc-annotation-4.x-pluginmvc-annotation-5.x-plugin
但有个关键的问题，skywalking是怎么识别出不同的Spring版本来执行对应版本的插件？
skywalking对这个问题的处理很巧妙，就是判断当前的类加载器中在相应的版本是否有对应类和方法
类识别
判断是否存在一个或多个类仅同时存在于某一个版本中
- 在插件生效前会判断当前的版本是否存在对应的类
- 假设应用中使用的是Spring 5.x，那么Srping-5.x-plugin判断确实存在C类，那么此版本就会生效
- 而Srping-3.x-plugin和Srping-4.x-plugin不存在C类，所以Srping-5.x-plugin就不会加载
- 当spring-v3-plugin插件生效前，判断应用中同时存在A、B两个类，满足该条件，所以spring-v3-plugin插件生效
- 当spring-v4-plugin、spring-v5-plugin插件生效前，判断应用中同时存在B、C两个类，不满足该条件，所以spring-v4-plugin、spring-v5-plugin插件不生效
方法识别
当判断版本之间的类都相同是，类识别就没有办法了，这时就需要方法识别
- 如图，假设只有Spring3.x存在A类，Spring4.x和Spring5.x类都相同，但Spring4.x的A类存在
test方法，返回类型为Integer，入参类型为Integer、String。Spring5.x的A类也存在test方法，但返回类型为String，入参类型为String - 在插件生效前就会判断如何当前A类存在
Intger test(Integer,String)，那么Spring-4.x-plugin生效 - 如何当前A类存在
String test(String)，那么Spring-5.x-plugin生效
skywalking的真正版本识别
witnessClasses就是类识别witnessMethods就是方法识别- 这两个方法都在插件的顶级接口
AbstractClassEnhancePluginDefine定义
public abstract class AbstractClassEnhancePluginDefine {
protected String[] witnessClasses() {
return new String[] {};
}
protected List<WitnessMethod> witnessMethods() {
return null;
}
那么skywalking到底是怎么判断类是否存在呢？
- 这些插件都是由
AgentClassLoader加载的 AgentClassLoader的父类加载器是AppClassLoader- 通过双亲委派机制，
AgentClassLoader中找不到要识别的类就会向上委派给AppClassLoader AppClassLoader找不到就向上委派，知道顶级的BootStrapClassLoader- 通过这种方式就能判断要识别的类是否存在
让我们以Spring为例看看skywalking到底是怎么判断的
类识别
Spring3.x
public abstract class AbstractSpring3Instrumentation extends ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine {
public static final String WITHNESS_CLASSES = "org.springframework.web.servlet.view.xslt.AbstractXsltView";
@Override
protected final String[] witnessClasses() {
return new String[] {WITHNESS_CLASSES};
}
}
Srping4.x
public abstract class AbstractSpring4Instrumentation extends ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine {
public static final String WITHNESS_CLASSES = "org.springframework.cache.interceptor.SimpleKey";
@Override
protected String[] witnessClasses() {
return new String[] {
WITHNESS_CLASSES,
"org.springframework.cache.interceptor.DefaultKeyGenerator"
};
}
}
Spring5.x
public abstract class AbstractSpring5Instrumentation extends ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine {
public static final String WITNESS_CLASSES = "org.springframework.web.servlet.resource.HttpResource";
@Override
protected final String[] witnessClasses() {
return new String[] {WITNESS_CLASSES};
}
}
可以看到Spring3.x、Spring4.x、Spring5.x分别都有不同要识别的类
方法识别
dubbo2.7.x
public class DubboInstrumentation extends ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine {
private static final String ENHANCE_CLASS = "org.apache.dubbo.monitor.support.MonitorFilter";
private static final String INTERCEPT_CLASS = "org.apache.skywalking.apm.plugin.asf.dubbo.DubboInterceptor";
private static final String CONTEXT_TYPE_NAME = "org.apache.dubbo.rpc.RpcContext";
private static final String GET_SERVER_CONTEXT_METHOD_NAME = "getServerContext";
@Override
protected List<WitnessMethod> witnessMethods() {
return Collections.singletonList(new WitnessMethod(
CONTEXT_TYPE_NAME,
named(GET_SERVER_CONTEXT_METHOD_NAME).and(
returns(named(CONTEXT_TYPE_NAME)))
));
}
}
dubbo3.x
public class DubboInstrumentation extends ClassInstanceMethodsEnhancePluginDefine {
public static final String CONTEXT_TYPE_NAME = "org.apache.dubbo.rpc.RpcContext";
public static final String GET_SERVER_CONTEXT_METHOD_NAME = "getServerContext";
public static final String CONTEXT_ATTACHMENT_TYPE_NAME = "org.apache.dubbo.rpc.RpcContextAttachment";
@Override
protected List<WitnessMethod> witnessMethods() {
return Collections.singletonList(
new WitnessMethod(
CONTEXT_TYPE_NAME,
named(GET_SERVER_CONTEXT_METHOD_NAME).and(
returns(named(CONTEXT_ATTACHMENT_TYPE_NAME)))
));
}
}
可以看到是通过dubbo2.7.x和dubbo3.x的getServerContext方法返回的不同类型来判断
总结
- witnessClasses，类识别
- witnessMethods，方法识别
接下来开始分析字节码的增强过程