现代应用性能管理深度概览

ADP 的高级技术架构师 Nicholas Whitehead 在 IBM developerWorks 上发表了由三部分组成的文章系列，题为 Java 运行时监控。在该系列文章中，他给读者介绍了应用性能管理（APM）：

1. 在第一部分，他研究了 APM 系统的属性，描述了系统监控中的反模式，介绍了监控 JVM 性能的方法，并提供了有效工具化应用源码的技术
2. 第二部分中，他讨论了后编译技术工具，特别是拦截、类包装、字节码工具
3. 在第三部分，通过讨论应用生态系统的性能和可用性，进行了总结

Whitehead 一开始先讨论了 APM 反模式，这些反模式确定了公司在拼凑监控方案时可能会面对的关键问题。他讲了如下几个反模式：

• 盲点：只监控环境中的一部分，而非所有的因素，会导致分析过程中不确定的结果
• 黑盒子：类似于盲点，但范围是到应用或组件。一个黑盒子就是一个组件，其监控解决方案不可见其内部的性能
• 散列和分离的监控系统：该反模式对比了分散监控和统一监控，对具体应用堆栈（比如操作系统、JVM、或数据库）深入但散列的监控很难确定性能问题的根源。Whitehead 给出了一幅图，很好地说明了这一点：

• 事后报告和相关性：试图从毫无联系的监控工具中提取数据，并将其结果关联成有意义的事情是很复杂的
• 定时或应需式监控：许多监控解决方案开销都非常大，因此在出现问题后才配置来运行。在这种情况下，监控对确定问题根源来说可能为时已晚
• 非持久化的监控：实时显示性能指标非常好，但如果不持久化数据，检查当前性能指标时，确定历史上下文会很困难
• 依赖试运行监控：试运行时进行监控是好事，但完全依赖试运行监控是不够的，因为试运行时并不能完全预见用户的行为

讨论了反模式之后，Whitehead 介绍了理想的 APM 系统所具备的下列属性（直接摘录于作者的文章）：

• 无孔不入：它监控所有的应用组件和依赖关系。
• 细粒度的：它能监控非常底层的功能。
• 统一：收集的所有测量数据都发送到同一个支持统一视图的 APM 上。
• 持续：它持续每周 7 天、每天 24 小时监控。
• 高效：收集性能数据不能对监控目标有不利影响。
• 实时：被监控的资源指标能可视化，可报告，并可实时地提醒。
• 基于历史：被监控的资源指标要持久化到数据存储中，从而使历史数据能可视化、比较并报告。

接下来 Whitehead 详细说明了满足这些需求的技术解决方案。他定义了一组“追踪器”，负责从监控组件获取数据，并将其发送给“性能数据源”。他解释了这些追踪器的特性，它们包括上述那些方面，因为不论指标是基于间隔采样、变量增量、粘性（表示它们不频繁改变）、基于事件、还是灵敏的，这些追踪器能以所收集数据的特性为基础自动发现它们的类型。然后他讨论了常用的收集器模式，比如轮询、监听、拦截。

Whitehead 重新研究了核心 JVM MBeans，以此深入研究了监控的细节，还为收集那些 MBeans 和应用特定的 JMX 数据构造了一个监控框架。随后他将注意力转到了监控类和监控方法，并回顾了四类常用的技术：

• 源码工具：手动将其加入应用中
• 拦截：进行调用时进行拦截，比如通过 AOP，并捕获工具指标
• 字节码工具：在运行时修改应用的字节码，以注入性能收集器
• 类包装：用另一个包含工具逻辑的类包装或替换目标类

展示了如何实施源码工具（第一部分）之后，他确定了评估传入数据的规则和阈值。

在第二部分，他将注意力转到了后编译技术工具。他回顾了如何利用 EJB3 拦截器、Servlet 过滤器拦截器、EJB 客户端拦截器和内容传递，以及 Spring 拦截器来捕获应用的性能指标。他介绍了如何使用 JDBC 驱动、连接、语句、结果集对象的类包装来工具化 JDBC，并由此工具化数据库调用。最后，他介绍了字节码工具（BCI）是怎样工作的，还有 JVM 怎样提供一个标准的机制来通过 javaagent 这一 JVM 启动参数集成 BCI。为了说明 APM 厂商为什么跳过类包装选择 BCI，他给出了如下的性能图：

Whitehead 回顾了对 Java 应用归属的生态系统（也就是操作系统和宿主环境，其中包括数据库和消息基础设施）的监控策略，以此对该系列进行了总结。他讨论了代理监控和无代理监控的挑战和好处，接着深入研究了对 Linux/UNIX 系统和 Windows 系统的监控。他迎接的下一个挑战是数据库监控和上下文跟踪。他描述了 JMS 和消息系统，并说明如何通过合成消息和 JMX 的结合来监控它们。在第三部分结尾处，他讨论了可视化和报告功能，并给出了可视化技术的屏幕快照示例，包括仪表盘。

总之，该文章系列对性能监控进行了介绍和深度纵览，并包括细节层次，让读者理解在现成监控解决方案中的许多技术。

要获取更多关于性能和可伸缩性的信息，请阅读 InfoQ 上的“性能和可伸缩性”页面。

查看英文原文： An in-depth overview of modern Application Performance Management