【微服务】springboot整合skywalking使用详解
目录
一、前言
随着分布式应用大规模部署，应用可观测性从理论到落地已经在众多大型互联网应用中得到实践，经过多年沉淀，行业内也逐步形成了相应的一整套解决方案，比如针对日志可视化ELK解决方案，分布式链路追踪APM解决方案SkyWalking，可视化监控工具Prometheus等等。今天将详细介绍下APM解决方案中一款重要工具SkyWalking的使用。
二、SkyWalking介绍
2.1 SkyWalking是什么
SkyWalking是一个开源的可观测平台，用于从服务和云原生等基础设施收集、分析、聚合以及可视化数据。官网地址：Apache SkyWalking
SkyWalking 提供了一种简便的方式来清晰地观测分布式系统。相比较zipkin而言，skywalking利用agent字节码增强技术实现代码无侵入，通信方式采用GRPC，性能较好，实现方式是java探针，支持告警，支持JVM监控，支持全局调用统计，UI界面更加强大等优点。
2.2 SkyWalking核心功能
SkyWalking 有哪些功能呢？下面列举了其主要的功能点：
-
监控手段丰富，可以通过语言探针和 service mesh 获得监控是数据；
-
多种类型的语言自动探针，包括 Java，.NET Core 和 Node.JS；
-
轻量高效，无需大数据平台，和大量的服务器资源；
-
模块化，UI、存储、集群管理都有多种机制可选；
-
支持各类告警机制；
-
提供优秀的可视化解决方案，支持各类监控数据的可视化；
2.3 SkyWalking整体架构
下面是SkyWalking的整体架构图
从官网提供的Skywalking架构图来看，分成几个部分，简单来说，可以分成下面几个部分
OAP后端
OAP负责接收 Agent 发送的 Tracing 和Metric的数据信息，然后进行分析Analysis Core，存储到外部存储器 Storage ，最终提供查询Query 功能
WEB-UI
UI负责提供web控制台，查看链路，查看各种指标，性能等
Agent探针
Agent负责收集日志数据：Agent以探针的方式，进行请求链路的数据采集，并向OAP服务器上报
Storage存储
数据的存储层，支持ElasticSearch、Mysql、H2多种方式
2.4 SkyWalking主要工作流程
官网关于SkyWalking的详细工作流程图如下
如果在实际应用中，简化上面的流程之后其核心工作流程分为下面几步：
- 数据采集 ，服务通过探针的方式接入数据采集的功能；
- 上报服务器 ，请求链路的相关处理行为会上报到OAP服务中；
- 数据存储 ，进行数据的聚合管理和分析，并存储在持久层；
- 数据展现 ，通过UI界面进行可视化呈现收集的数据；
三、为什么选择SkyWalking
3.1 业务背景
随着业务规模的不断增长，应用的微服务数量也在随着增长，当微服务的数量越来越大时，一旦系统中出现某个问题，如果不借助工具或其他监测手段，解决问题是耗时耗力的，尤其是N多个微服务之间的调用链路很长，调用关系非常复杂的时候，对于排查、定位分析和解决问题将变得异常困难。因此急需一种可视化工具，可以追踪分布式调用的完整链路的信息，并提供可视化分析界面。
3.2 常见监控工具对比
市面上提供的可用于微服务应用监控工具有很多，下面列举一些常用的解决方案：
-
Zipkin：Twitter公司开源的一个分布式追踪工具，被Spring Cloud Sleuth集成，使用广泛而稳定，需要在应用程序中埋点，对代码侵入性强；
-
Cat：美团大众点评开源的一款分布式链路追踪工具。需要在应用程序中埋点，对代码侵入性强；
-
Pinpoint：一个韩国团队开源的产品，探针收集的数据粒度非常细，但性能损耗大，因其出现的时间较长，完成度很高；
-
SkyWalking：中国人吴晟（华为）开源的一款分布式追踪，分析，告警的工具，现在是Apache旗下开源项目，对云原生支持，目前增长势头强劲，社区活跃，中文文档没有语言障碍；
-
OpenTelemetry ，是 CNCF 的一个可观测性项目，旨在提供可观测性领域的标准化方案，解决观测数据的数据模型、采集、处理、导出等的标准化问题，提供与三方 vendor 无关的服务；
-
Grafana，是一个监控仪表系统，由Grafana Labs公司开源的的一个系统监测 (System Monitoring) 工具。帮助用户简化监控的复杂度，用户只需要提供需要监控的数据，它就可以生成各种可视化仪表。同时它还支持报警功能，可以在系统出现问题时通知用户；
-
Prometheus，主要用于对基础设施的监控，包括服务器(CPU、MEM等)、数据库(MYSQL、PostgreSQL等)、Web服务等，几乎所有东西都可以通过Prometheus进行监控。而它的数据，则是通过配置，建立与数据源的联系来获取的；
3.3 为什么选择SkyWalking
相比于其他框架，SkyWalking有自己的优势，主要体现在下面几点：
3.3.1 代码侵入性极低
Skywalking采用字节码增强的技术实现，微服务以java-agent的方式集成，业务代码本身无侵入，像Zipkin代码侵入性就比较高。
3.3.2 功能丰富
1）链路追踪、拓扑分析能力强，采用先进的流式拓扑分析设计；
2）Skywalking功能比较丰富，插件丰富，报表统计，UI界面更加人性化，更符合国人的使用习惯；
3.3.3 产品完善度高
Java生态、功能丰富，国人开发、社区活跃，迭代迅速。
四、SkyWalking环境搭建
官网安装包下载地址：Downloads | Apache SkyWalking
4.1 下载安装包
为了后面的演示，即将springboot服务接入到Skywalking，需要部署OAP服务，以及Java Agent，对应的安装包如下：
下载oap安装包
oap即Skywalking服务端，如下进到官网后，选择下面这里的包，选择合适的版本进行下载，这里我选择9.3.0的版本；
下载Java Agent包
即服务端agent，用于收集来自客户端的端点信息和指标信息，然后上报到oap服务端
4.2 部署服务
4.2.1 部署oap(apm)服务
oap的服务运行起来很简单，最直接的方式就是解压后进入到bin目录直接使用脚本启动即可
tar -zxvf apache-skywalking-apm-9.3.0.tar.gz
cd apache-skywalking-apm-bin
cd bin
启动脚本说明：
1、oapService.sh，oap的服务启动脚本；
2、webappService.sh，web-ui服务启动脚本；
3、startup.sh，同时包含了启动上面两个服务的脚本
实际使用时，为了方便直接使用 startup.sh启动即可
启动成功后会有两个服务，如上所示：
- skywalking-oap-server：暴露11800和12800两个端口，分别为收集监控数据的端口11800和接受前端请求的端口12800，修改端口可以修改config/applicaiton.yml；
- skywalking-web-ui：服务会占用 8080 端口， 修改端口可以修改webapp/webapp.yml；
4.2.2 web-ui界面访问
启动成功后，可以直接访问web-ui界面，访问地址：IP:8080，如果需要修改ui界面的访问端口，直接修改web-app目录下的配置文件中的端口即可；
访问的界面如下
4.3 数据持久化配置
默认情况下如果不做任何配置，Skywalking运行过程中产生的数据将会存储在H2，即内存数据库，一旦服务宕机或被重启，数据将丢失，Skywalking提供了多种持久化数据存储的方式，可以选择mysql，es等，下面使用mysql来存储数据。
4.3.1 修改配置文件
找到config目录下的application.yml配置文件，然后找到下面配置的地方，改为mysql
修改相关的mysql连接参数，指向你自己的连接，注意提前创建一个数据库
4.3.2 上传mysql驱动包
将mysql的连接jar包上传到oap-libs目录下，下载链接：文件分享
4.3.3 重启服务
不管是使用哪种数据持久化方式，一定要上传对应的jar包之后再重启服务，否则会报连接驱动找不到的问题
然后刷新页面，就可以看到数据库下生成了很多Skywalking相关的数据表
五、springboot接入Skywalking
在项目中，如何将springboot接入Skywalking，从而通过Skywalking来监控服务呢？下面来看具体的操作步骤
5.1 准备一个测试使用的接口
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@GetMapping("/getById")
public User find(@RequestParam String userId) {
return new User(userId, "jerry");
}
}5.2 获得Java Agent包
通过上面下载的Agent的包解压到本地目录（如果是服务器同样的操作）
5.3 参数化启动项目
本地启动项目时，添加如下启动参数
-javaagent:E:\code-self\skywalking-agent\skywalking-agent.jar -DSW_AGENT_NAME=sky-boot -DSW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES=服务端IP:11800在idea中配置上面的这段启动参数
5.4 接口访问测试
启动成功后，浏览器访问上面提供的测试接口
然后再在skywalking的web-ui界面上就能看到当前监控到的服务信息了
继续点进去，可以看到详细的各种监控指标信息
也可以点击其他的监控指标进行多维度查看
六、dubbo接入Skywalking
dubbo在微服务治理中也是经常使用的，下面通过实例演示下如何利用Skywalking监控dubbo服务
6.1 搭建三个微服务模块
工程目录结构如下
顶层pom依赖
<properties>
<maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
<dubbo.version>3.1.5</dubbo.version>
</properties>
<dependencyManagement>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
<version>2.6.14</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.dubbo</groupId>
<artifactId>dubbo-bom</artifactId>
<version>${dubbo.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
</dependencies>
</dependencyManagement>6.2 api模块
该模块主要定义公共的实体类，服务接口
定义一个实体类
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User implements Serializable {
private String id;
private String userName;
}定义一个服务接口
public interface UserService {
User getByUserId(String userId);
}发布api模块jar包
通过maven命令，将api模块的jar包发布到本地仓库以供其他模块依赖
6.3 dubbo-provider模块
模块结构如下
6.3.1 添加核心依赖
这里注册中心使用zk
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.congge</groupId>
<artifactId>api</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<!-- dubbo -->
<dependency>
<groupId>org.apache.dubbo</groupId>
<artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.dubbo</groupId>
<artifactId>dubbo-dependencies-zookeeper</artifactId>
<type>pom</type>
</dependency>
</dependencies>6.3.2 添加核心配置文件
server:
port: 8083
dubbo:
application:
name: sky-dubbo-provider
protocol:
name: dubbo
port: -1
registry:
address: zookeeper://IP地址:2181
protocol: zookeeper6.3.3 添加dubbo接口实现类
import com.congge.entity.User;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.dubbo.config.annotation.DubboService;
@Slf4j
@DubboService
public class UserServiceImpl implements UserService{
@Override
public User getByUserId(String userId) {
log.info("[ServiceProvider] 根据 id 查询用户：{}", userId);
return new User(userId, "jerry");
}
}6.3.4 服务启动类
import org.apache.dubbo.config.spring.context.annotation.EnableDubbo;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@EnableDubbo
@SpringBootApplication
public class ProviderApp {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(ProviderApp.class, args);
}
}6.4 dubbo-consumer模块
模块结构如下
6.4.1 添加核心依赖
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.congge</groupId>
<artifactId>api</artifactId>
<version>${project.parent.version}</version>
</dependency>
<!-- dubbo -->
<dependency>
<groupId>org.apache.dubbo</groupId>
<artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.dubbo</groupId>
<artifactId>dubbo-dependencies-zookeeper</artifactId>
<type>pom</type>
</dependency>
</dependencies>6.4.2 添加核心配置文件
server:
port: 8082
dubbo:
application:
name: sky-dubbo-consumer
protocol:
name: dubbo
port: -1
registry:
address: zookeeper://IP地址:2181
protocol: zookeeper6.4.3 添加接口类
为了方便测试，自定义一个接口，在接口中调用dubbo服务
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@DubboReference
private UserService userService;
//http://localhost:8082/user/getByUserId?userId=001
@GetMapping("/getByUserId")
private User getByUserId(@RequestParam String userId) {
User user = userService.getByUserId(userId);
log.info("调用 dubbo 服务成功，获取用户信息：{}", JSON.toJSONString(user));
return user;
}
}6.5 功能测试
分别启动provider和consumer两个微服务模块，然后调用一下上面的接口，确认看到下面的结果后说明服务可以正常调通（前提：确保连接的zk服务可正常使用）
6.6 接入Skywalking
按照上述接入springboot的方式，idea启动的时候修改下启动配置参数，provider和consumer两个模块启动时分别添加如下参数：
provider配置的启动参数
-javaagent:E:\code-self\skywalking-agent\skywalking-agent.jar -DSW_AGENT_NAME=dubbo-provider -DSW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES=IP地址:11800
consumer配置的启动参数
-javaagent:E:\code-self\skywalking-agent\skywalking-agent.jar -DSW_AGENT_NAME=dubbo-consumer -DSW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES=IP地址:11800
配置之后再次启动两个模块的服务，再次访问接口，仍然能够得到期望的结果
此时再次到web-ui界面上看到在服务列表中出现了dubbo的两个服务信息
如果切换到拓扑图，也能够清晰看到两个服务的调用链路
七、写在文末
本文详细介绍了Skywalking从搭建到使用的详细流程，事实上Skywalking的功能远不止这些，它不仅能够监控微服务的调用，还能监控像前端，PHP，nginx等众多其他的中间件，甚至还能与其他的可视化展示工具进行对接，可以说功能非常完善，如果整合你的项目在技术选项中需要集成一款链路监控，链路追踪以及可视化监控指标展示的工具，Skywalking也许是一个不错的选择。