UAVStack应用数据归集

前言

为了保证应用的可靠运行，需要对系统建立完善的应用监控，实时获取应用信息和运行状态。在之前的文章里，我们通过介绍MOF中的CaptureFramework框架和InterceptFramework框架，分别阐述了应用实时数据和画像数据的采集方法。

然而仅仅采集是不够的，还需要对应用数据进行归集和处理，并提供相应的信息存储和查询能力。

在UAVStack中，应用数据的归集功能通过MA来实现。MA可以定时抓取MOF中的实时信息，自动发现Tomcat、MSCP、JavaSE中的信息，并通过数据分析得出监控信息，通过RocketMQ将归集后的数据发送到HM进行存储，并提供查询功能。

MA架构

在介绍应用数据归集之前，首先介绍监控代理程序MonitorAgent。

MonitorAgent是在应用外独立运行的MSCP程序，提供数据采集功能、节点容器控制功能以及应用数据归集功能。MonitorAgent的架构如图所示：

MonitorAgent具有以下特点：

每个host machine只有一个监控代理程序进程。作为心跳客户端，MA提供host心跳信息和当前节点容器控制功能，归集容器与进程的信息，使得当前host能够被HM发现和控制。
MA被设置为守护进程，挂掉后可自重启。
MA负责抓取并归集当前host上所有应用的监控数据，包括从MOF定时抓取的数据和第三方推送的数据。

MonitorAgent应用数据归集的启动过程如下：

启动AppServerMonitorDetector实例，查找运行在宿主机系统和容器中所有的JVM进程，调用指定的MonitorDataCatchWork来获取抓取实时数据。
创建AppServerProfileDataCatchWorker实例并开启一个线程采集profile数据。
启动MDFListener来接收第三方推送的应用数据进行归集。
启动MonitorDataProcessor用于计算增量数据。

应用数据归集

MOF里的DataObserver提供了JMX和HTTP两种模式来暴露应用数据，供AppServerMonitorDetector进行采集。AppServerMonitorDetector的层次结构如下图所示：

AppServerMonitorDetector：定时任务，用于注册、管理Detector并定时运行。如果运行时性能损耗过高，AppServerMonitorDetector会进行自杀，然后注册并运行JVMLocalOSDetector和JVMContainerOSDetector。

OSDetector：用于自动发现JVM进程并指定DataCatchWorker归集进程的应用信息，包括JVMLocalOSDetector和JVMContainerOSDetector两种。

JVMLocalOSDetector：用于自动发现运行宿主机系统上的所有JVM进程。首先通过JVM工具扫描本地操作系统上所有JVM进程的信息，根据进程ID判断是否需要指定新的DataCatchWorker。

如果需要，则利用JVM systemProperties中的uav.engine.vendor字段判断当前应用类型，并利用JVM进程信息生成特定的JMXMonitorDataCatchWorker实例，将DataCatchWorker的JVMAccessURL字段设置为JMX_CONNECTOR_ADDRESS。MonitorDataCatchWorker可以利用JVMAccessURL以JMX的方式归集该JVM进程产生的实时数据。

JVMContainerOSDetector：用于自动发现容器（Docker）中的JVM进程。容器通过namespace对运行环境进行了隔离，因此Detector通过Http方式获取容器内部的JVM进程信息。JVMContainerOSDetector首先通过扫描找到所有安装了MOF的Docker进程，通过ping来判断容器是否包含JVM进程。

如果发现JVM进程，则再次通过Http请求JVM进程的SystemProperties信息，生成新的HttpMonitorDataCatchWorker实例，并与进程的url和UAV_MOF_ROOT拼接成JVMAccessURL。MonitorDataCatchWorker可以利用JVMAccessURL以Http方式对该JVM进程的应用数据进行归集。

MonitorDataCatchWorker：用于归集进程内的应用数据。DataCatchWorker会依据不同的服务类型（AppServer、MSCP、JSE）以JMX或Http方式采集应用数据并进行处理。

以归集AppServer和MSCP应用信息的JMXAppServerMonitorDataCatchWorker为例，DataCatchWorker通过JMXConnector和jmxurl连接MOF上的MBeanServer，采集MOF暴露的MBean，创建MonitorDataFrame（MDF）和ProfileMonitorDataFrame（PMDF）用于存储MBean中的实时信息和画像信息，并利用MonitorDataProcessor计算实时信息的增量数据。归集到的应用信息在PublishHandler上通过RocketMQ发送给HM进行存储。

归集的画像数据包含以下信息：

应用服务的基本信息，包括系统信息和所在容器的信息。
应用服务内部的组件，包括服务组件、客户端组件、日志组件等。
应用服务的调用关系（溯源信息）。

归集的实时数据包含以下信息：

JEE服务，MSCP服务端采集应用集群、应用实例、以及特定URL的响应时间、加载计数、错误计数等。
JSE服务会采集JVM状态，包括Heap使用、GC计数、线程计数、CPU、class计数等数据。
客户端采集客户端的访问计数、响应时间、错误计数等数据。

MDFListenServer的运行机制则较为简单，指定了IP与端口，以Http的形式接收第三方推送的MDF信息，将其发送到MonitorDataPublishHandler进行发送。

应用数据存储

HM包含画像数据服务和实时数据服务，负责消费并存储RocketMQ中的应用数据。HealthManager在启动时注册DataMessageHandler，负责处理MQ收到的信息。MonitorDataMessageHandler会将收到的实时数据存储到Redis中并设置过期时间，历史数据会通过Http方式存储于OpenTSDB中。

同时，实时数据服务还会将监控数据重新发送至RocketMQ中，该数据最终会被实时预警服务进一步消费，用以计算预警信息。ProfileDataMessageHandler会将收到的画像存储到Redis中，并开启定时任务，清理未定时更新的画像信息。历史画像数据过期后会以文档的形式通过MongoDBClient存储于MongoDB中。

整个应用信息采集和存储的流程如图所示：

应用数据的展示

HM对外暴露查询接口，支持对5分钟内的应用数据和历史应用数据进行查询。UAV APPHUB利用查询接口提供以下功能：

1.应用集群信息

通过上帝之眼→应用监控可以了解应用集群及集群下所有应用的相关信息。HM中的定时组件HealthManagerProfileDataLifeKeeper会定时检查应用实例画像数据的状态。

如果画像数据在指定时间内未更新，HM会将应用实例设置为濒死状态；如果超过指定时间两倍后画像数据仍未更新，HM会将应用实例设置为死亡状态；超过指定时间三倍后，HM会在缓存中清除该应用实例的画像信息并不予显示。

2.应用实例信息

应用可以分为JEE应用、MSCP应用和JSE应用。在应用集群中点击应用实例，可以获取实例的详细信息，包括：

应用实例性能：显示应用的实时数据。其中，

JEE应用和MSCP应用的实时数据包括：
- 访问计数：总计数、错误计数、警告计数。
- 响应时间：最长响应时间、最短响应时间、平均响应时间。
- 响应代码计数：RC＋HTTP响应码，如RC200表示HTTP响应码是200。
JSE应用的实时数据包括：
- TPM：每分钟新启线程数。
- HPM：每分钟Heap变化。
应用实例组件（画像信息）包括：
- 服务信息：包含服务组件、客户端组件、日志组件等。
- 应用运行环境：包括应用的运行服务器、容器信息、进程信息。
- 应用实例工具：支持调用链跟踪、浏览器跟踪、线程分析。