第二章 Pinpoint基本原理

Posted 2021-06-25 陪你去流浪

一、背景

随着项目微服务的进行，微服务数量逐渐增加，服务间的调用也越来越复杂，我们急切需要一个APM工具帮我们监控各个服务的性能及对服务间的调用进行跟踪，而通过调研多个开源APM工具后，最终我们选择了pintpoint。

二、简介

Pinpoint是一个开源的 APM (Application Performance Management/应用性能管理)工具，用于基于java的大规模分布式系统。在使用上力图简单高效，通过在启动时安装agent，不需要修改哪怕一行代码，最小化性能损失(3%).

中文参考文档： http://skyao.github.io/leaning-pinpoint/index.html

开源源码地址： https://github.com/naver/pinpoint

三、为什么选择Pinpoint？

#1.pinpoint是基于java开发的，利于项目后期对源代码的修改
#2.集成pinpoint不需要修改一行代码
#3.pinpoint有非常直观的UI，符合项目的当前需求
#4.pinpoint的社区还是挺活跃，一般提问题第二天就有项目的committer回复

四、Pinpoint特点

#1.分布式事务跟踪，跟踪跨分布式应用的消息；
#2.自动检测应用拓扑，帮助你搞清楚应用的架构；
#5.水平扩展以便支持大规模服务器集群；
#6.提供代码级别的可见性以便轻松定位失败点和瓶颈；
#7.使用字节码增强技术，添加新功能而无需修改代码。

五、Pinpoint架构图

架构图对应说明：
- Pinpoint-Collector：收集各种性能数据
- Pinpoint-Agent：探针与应用服务器（例如tomcat)关联，部署到同一台服务器上
- Pinpoint-Web：将收集到的数据层现在web展示
- HBase Storage：收集到数据存到HBase中

六、Pinpoint的数据结构

Pinpoint 消息的数据结构主要包含三种类型 Span，Trace 和 TraceId。

#1.Span 是最基本的调用追踪单元
  当远程调用到达的时候，Span 指代处理该调用的作业，并且携带追踪数据。为了实现代码级别的可见性，Span 下面还包含一层 SpanEvent 的数据结构。每个 Span 都包含一个 SpanId。

#2.Trace 是一组相互关联的 Span 集合
  同一个 Trace 下的 Span 共享一个 TransactionId，而且会按照 SpanId 和 ParentSpanId 排列成一棵有层级关系的树形结构。

#3.TraceId 是 TransactionId、SpanId 和 ParentSpanId 的组合
  TransactionId（TxId）是一个交易下的横跨整个分布式系统收发消息的 ID，其必须在整个服务器组中是全局唯一的。也就是说 TransactionId 识别了整个调用链；SpanId（SpanId）是处理远程调用作业的 ID，当一个调用到达一个节点的时候随即产生；ParentSpanId（pSpanId）顾名思义，就是产生当前 Span 的调用方 Span 的 ID。如果一个节点是交易的最初发起方，其 ParentSpanId 是 -1，以标志其是整个交易的根 Span。下图能够比较直观的说明这些 ID 结构之间的关系。

七、Pinpoint的代码注入

Pinpoint 对代码注入的封装非常类似 AOP，当一个类被加载的时候会通过 Interceptor 向指定的方法前后注入 before 和 after 逻辑，在这些逻辑中可以获取系统运行的状态，并通过 TraceContext 创建 Trace 消息，并发送给 Pinpoint 服务器。但与 AOP 不同的是，Pinpoint 在封装的时候考虑到了更多与目标代码的交互能力，因此用 Pinpoint 提供的 API 来编写代码会比 AOP 更加容易和专业。

八、Pinpoint运行方式

1.方式一：配置文件启动

#1.修改tomat目录下bin/catalina.sh，在Control Script for the CATALINA Server加入以下三行代码：

# pinpoint-bootstrap-1.6.2.jar的位置
CATALINA_OPTS="$CATALINA_OPTS -javaagent:/home/webapps/service/pp-agent/pinpoint-bootstrap-1.6.2.jar"

# agentId必须唯一,标志一个jvm
CATALINA_OPTS="$CATALINA_OPTS -Dpinpoint.agentId=pp32tomcattest"

# applicationName表示同一种应用：同一个应用的不同实例应该使用不同的agentId,相同的applicationName
CATALINA_OPTS="$CATALINA_OPTS -Dpinpoint.applicationName=32tomcat"

2.方式二：SpringBoot启动

java  -javaagent:/home/webapps/pp-agent/pinpoint-bootstrap-1.6.2.jar  -Dpinpoint.agentId=pp32tomcattest -Dpinpoint.applicationName=32tomcat -jar 32tomcat-0.0.1-SNAPSHOT.jar

九、总结

PinPoint从宏观上看：总体链路、服务总体状态（cpu、内存等等信息），符合【测试角度场景】性能测试调优监控的宏观；