云计算平台管理的三大利器Nagios、Ganglia和Splunk
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文 / 杨俊华
综合利用Nagios、Ganglia和Splunk搭建起的云计算平台监控体系，具备错误报警、性能调优、问题追踪和自动生成运维报表的功能。有了这套系统，就可轻松管理Hadoop/HBase云计算平台。
云计算早已不是停留在概念阶段了，各大公司都购买了大量的机器，开始正式的部署和运营。而动辄上百台的性能强劲的服务器，为运营管理带来了巨大的挑战。
- 如果没有方便的监控报警平台，对于管理员而言犹如噩梦，每天都将如救火队员一样，飞快地敲击键盘，用原始的Unix命令在多台机器中疲于奔命。
- 如果没有好的日志管理平台，对于开发者Troubleshooting更是一件泪流满面的事情。
- 而如果你是运维团队的总负责人，简洁清晰的Report则非常重要。Stakeholder们动不动就可能问起系统的SLA、机器的利用率等诸多问题，毕竟，公司为此投入了巨大的资金和人力。
朋友们，当我们管理起公司寄予厚望的云计算平台时，当我们面对如此多充满挑战的实际问题时，该怎么办？
概述
我们在搭建趋势云计算平台时，遇到了很多的问题和挑战。开始搭建时，第一次来了那么多性能强劲的机器，我们在感到兴奋的同时，也不免有些顾虑。大家坐在一起讨论，问题就列了满满一白板。
- 出了问题怎么办，有没有预警机制？
- 有没有可视化的管理界面？
- 管理平台需要自己开发吗？开发难度有多大？
- 有没有开源的管理工具？
- 那么多日志分布在各个机器上，有没有更有效的方法管理？
- 能否生成好的报表？
- 机器宕机，管理员能否收到短信通知？
- 如何做性能调优？
- 扩容升级时，能否给出依据？
带着这些问题，我们开始了自己的云计算平台管理和运营之旅，一路走来，收获颇丰。现在基本上形成了如图1所示的一整套云计算平台监控体系。
图1 云计算平台监控架构
在这个系统中，我们综合利用了Nagios、Ganglia和Splunk，搭建起云计算平台监控体系，使其具备错误报警、性能调优、问题追踪和自动生成运维报表的功能。有了这套系统，我们终于能够轻松管理Hadoop/HBase云计算平台了。接下来将简单介绍它们的特点和功能。
Nagios：云计算平台的智能报警器
总不能天天盯着机器看吧，因此我们首先关心的是机器的监控与报警。最理想的境界是：如果机器出故障了，我能第一时间处理；如果机器没有问题（最好永远没有问题），我能去喝茶、钓鱼和睡大觉。
发现机器有没有问题，对我们而言不是什么难事。写个脚本，Ping一下IP，Telnet每台机器的Service端口，如果增加了新机器就改改配置即可。但这样也太原始了吧，可视化效果差，不好维护，没有层次，不好管理，出不来报表，总不能老是用Excel人工写报表吧。有没有更好的方法呢？
有，你可以用Nagios。
Nagios是一个可运行在Linux/Unix平台之上的开源监视系统，可以用来监视系统运行状态和网络信息。Nagios可以监视所指定的本地或远程主机以及服务，同时提供异常通知功能。
Nagios可以提供以下几种监控功能。
- 监控网络服务（SMTP、POP3、HTTP、NNTP、Ping等）。
- 监控主机资源（处理器负荷、磁盘利用率等）。
- 简单的插件设计使得用户可以方便地扩展自己服务的检测方法。
- 并行服务检查机制。
- 具备定义网络分层结构的能力，并使用“parent”主机定义来表达网络主机间的关系，这种关系可被用来发现和明晰主机宕机或不可达状态。
- 当服务或主机问题产生与解决时将告警发送给联系人（通过电子邮件、短信、用户定义方式）。
- 具备定义事件处理功能，可以在主机或服务的事件发生时获取更多问题定位。
- 自动的日志回滚。
- 可以支持并实现对主机的冗余监控。
- 可选的Web界面用于查看当前的网络状态、通知和故障历史、日志文件等。
Nagios最好用的地方就是它将这些每天管理员做的工作自动化，你只需设定好要监听的端口即可，它会默默地工作，帮忙定时地去检测服务端口的状态，一旦发现问题，会及时发出报警。报警可以是电子邮件也可以是手机，从而使得管理员第一时间就能收到系统的状况。
Nagios的报表功能也很强大。管理员可以很容易地得到每天、每周和每月的Service运行状况。
图2 SPN 后台运行的所有Service的当前状态
如图2所示，红色部分清楚地标注有问题的机器，点开链接，就可以得到有问题机器的情况。虽然在HBase中，几台Region Server宕机不会对整体服务产生大的影响，但多少会影响到系统的Performance。而且，如果某几台Region Server频繁宕机，对整个系统的稳定性也会产生不好的影响。有了Nagios，我们可以快速定位有问题的机器，及时地将一些机器移除出HBase系统，待调整好了再上线运行，以保证系统的稳定性。
现在，Nagios已经成为了很多公司必备的监控工具。只需要简单地配置，就可以实现强大的功能，将管理员从日常烦琐的工作中解放出来。
有了Nagios，哪怕就是管理上千台机器，也不会手忙脚乱，而是有一种统领千军、运筹帷幄的感觉。
Ganglia：看到云计算平台的方方面面
Nagios的确不错，但你是不是真的可以喝茶、钓鱼、睡大觉呢？显然还不行。有了Nagios，你基本上可以做个优秀的救火队员，能在事发第一时间到达现场、处理事故。但如何防患于未然，真正做到运筹帷幄、游刃有余呢？
我们需要更加精确的数据，能够看到云计算平台的方方面面，能根据这些数据，做出性能调整、升级、扩容等的决策，从而保证Service能够满足不断增长的业务需求。
这时候，你需要Ganglia。
Ganglia是UC Berkeley发起的一个开源实时监视项目，用于测量数以千计的节点，为云计算系统提供系统静态数据以及重要的性能度量数据。Ganglia系统基本包含以下三大部分。
Gmond：Gmond运行在每台计算机上，它主要监控每台机器上收集和发送度量数据（如处理器速度、内存使用量等）。
Gmetad：Gmetad运行在Cluster的一台主机上，作为Web Server，或者用于与Web Server进行沟通。
Ganglia Web前端：Web前端用于显示Ganglia的Metrics图表。
Hadoop和HBase本身对于Ganglia的支持非常好。通过简单的配置，我们可以将Hadoop和HBase的一些关键参数以图表的形式展现在Ganglia的Web Console上。这些对于我们洞悉Hadoop和HBase的内部系统状态有很大的帮助。
在Hadoop的conf文件夹下面，找到hadoop-metrics.properties，配置好Ganglia的Server即可。这里要注意，Ganglia 3.0和Ganglia 3.1的区别，它们使用了不同的class。
dfs.class=org.apache.hadoop.metrics.ganglia.GangliaContext31
dfs.period=10
dfs.servers={Ganglia_Server}:8649
有了这些图表，Hadoop和HBase就不再是一个黑盒。无论是Hadoop的Namenode、Datanode，还是HBase的MasterServer、RegionServer任何时刻的情况，都会一目了然。由于图标的跨度可以是小时、天、月甚至是年，这样，就可以非常方便地定期生成周报、月报和年报。同时，根据图中Metrics的状况，我们可以通过调整参数、增加内存和硬盘、增加机器等的方法调整单个机器或者整个Service的性能。
图3 Hadoop其中一个DataNode的Metrics
Nagios 最大的问题在于不能洞悉到Service内部的状况。像Hadoop、HBase这样的分布式系统，一个节点的故障并不等于整个Service的故障，影响的只是Service的性能。所以，在测定Service的SLA时，我们不能以某一台机器的故障作为Service故障的评判标准。比如在我们的HBase SLA的设定上，我们定义了HBase Service完全不能工作的评判标准如下。
- Master Server 联系不上。
- 所有RegionServer 都无法联系上。
- -ROOT- 表无法访问。
- .META. 表无法访问。
图4 Ganglia对Hadoop/HBase使用情况的监测
那么，我们就可以根据这个规则定义SLA，通过定期调用HBaseAdmin相应API ，将测试的结果发给Ganglia。采用同样的方法，我们还可以自定义一些规则，监视HBase Master、Zookeeper等的情况。
通过这些方法，我们完全能够针对Hadoop/HBase使用的实际情况，做出Service级别而不是机器级别的监控系统并生成报表。
此外，Ganglia还可以通过Server反馈回来的Load信息，给出各个机器的Load情况，给我们做升级和扩容提供依据。
如图5所示，Ganglia分别会用不同颜色，标注出当前时刻的机器Load分布情况。如果Load过重，就应该检查机器的具体使用情况。
图5 HBase Cluster Load Metrics
Ganglia的安装配置，可以参考：http://www.spnguru.com/?p=604。
Splunk：像查Google一样查日志
有了Nagios和Ganglia，算是成功了一大半。作为一名优秀的管理员，我们需要具备一定的Troubleshooting能力，对一些常见的问题能给出解决方案。那么，对日志的分析就必不可少。
但Hadoop/HBase的日志分布在各个机器上面，而日志之间关联性强。Client端的错误有可能是Region Server引起，而Region Server的错误有可能是Zookeeper导致。有没有一个统一的日志管理平台呢？
众里寻它千百度，蓦然回首，我们找到了Splunk——日志界的Google。
很遗憾，Splunk不是开源的，但它的免费版本提供每天500MB日志索引。如果数据量较小，通过定义好Log的级别，基本上也能满足需求。但对于数据量较大的公司，就有些捉襟见肘。
Splunk支持AdHoc的日志搜索，而且可以与Nagios配合使用。比如Nagios报警某台RegionServer端口不可达，我们收到Notification后，登录Splunk，直接搜索shutdown和host名称，找到RegionServer退出的日志。点击详细信息，分析日志，就能快速定位问题。如图6所示。
图6 Splunk与Nagios配合使用进行日志搜索
对Hadoop和HBase有了进一步了解后，我们可以利用Splunk实时检测日志中的关键字，定义关键字规则，如监控“shutdown”、“quit”、“ERROR”、“Zookeeper Session Expired”等，一旦出现，利用Splunk的Notification功能，发出邮件通知管理员，管理员通过Splunk定位问题，就可以在系统真正出现问题之前，对系统进行调整，防患于未然。
具体Splunk的设置，可以参考：http://www.spnguru.com/?p=122。
总结
搭建一套云计算平台，强大的监控管理系统是必不可少的。当然，任何工具都不是万能的，在实际维护过程中，我们也发现，Nagios和Splunk经常出现误报，如果规则定义得不好，大量的警报邮件如潮水一样涌来，反而掩盖了真正的问题。可以说，在云计算平台的运维管理上，没有一劳永逸的事情，随着规模的不断增大和应用的不断多样化，需要大家不断地实践和总结。
作者杨俊华，趋势科技研发中心资深开发工程师，2009年至今一直从事Hadoop和HBase开发和运维工作，关注Hadoop开源社区的发展。