挖掘机驾驶宝典

Appearance

架构 ​

Apache SkyWalking 采用"探针（Agent）— 后端（OAP）— 存储（Storage）— 界面（UI）"四层架构。Agent 在应用进程内采集数据，OAP 负责接收、聚合、分析并将数据持久化，UI 提供查询和可视化，Storage 承载明细数据。

核心组件 ​

组件职责位置
Agent / SDK生成 Trace、Metric、Profile 等 Telemetry应用进程或 Runtime 内
OAP接收、聚合、分析数据，生成 Service / Instance / Endpoint / Topology 视图独立进程或 K8s Workload
Storage持久化分析结果和明细数据H2 / ES / MySQL / PG 等
UI查询 Trace、Metric、Log、Topology 与告警独立前端服务

组件职责详解 ​

Agent ​

  • 作用：探针，嵌入到应用进程（Java、Go、Python 等），拦截方法调用、采集 Trace、指标、日志。
  • 位置：运行在业务服务内（JVM、Go runtime、Python interpreter 等）。
  • 关键功能：
    • 采集调用链数据（Trace Segment）
    • 统计接口耗时、错误率、吞吐量
    • 插桩支持多种框架（Spring、Dubbo、HTTP Client、JDBC、Redis 等）
    • 将数据通过 gRPC 或 HTTP 发送到 OAP Server
  • 举例： 在 Java 应用中加 -javaagent:/path/skywalking-agent.jar -Dskywalking.agent.service_name=my-service

Agent 的加载、插件与配置详见 Java Agent。

OAP（Observability Analysis Platform） ​

  • 作用：SkyWalking 的核心分析引擎，接收 Agent 上报的数据并进行处理。
  • 位置：独立运行的服务，可部署在 Docker、K8s、VM。
  • 关键功能：
    • 接收 Trace、Metrics、Logs 数据
    • 分析并拼接调用链（Trace Merging）
    • 生成拓扑图（Service / Endpoint / Instance 关系）
    • 存储到后端数据库（H2、ES、MySQL 等）
    • 提供 GraphQL API 给 UI 使用
  • 举例：接收 Java Agent 采集的"服务 A 调用服务 B"数据，合并为一个完整链路。

Storage ​

  • 作用：存储 OAP 处理后的监控数据（Trace、指标、日志等）。
  • 常见类型：
    • H2（嵌入式，单机调试用）
    • MySQL / PostgreSQL（结构化存储，适合小规模生产）
    • Elasticsearch（分布式检索，适合大规模生产）
  • 关键功能：保存历史调用链，支持 UI 查询；支持按时间、服务、端点等多维度分析。
  • 举例：Elasticsearch 保存最近 7 天的调用链数据，方便查询"接口延迟趋势"。

存储选型的权衡详见 存储与部署。

UI ​

  • 作用：SkyWalking 的可视化界面（Web），通过 GraphQL 向 OAP 查询数据并展示。
  • 位置：独立前端服务（默认端口 8080，可通过 Docker 运行）。
  • 关键功能：
    • 展示服务拓扑图（调用关系）
    • 展示 Trace 明细（每一步耗时）
    • 展示 Metrics 图表（QPS、RT、错误率等）
    • 展示日志（需接入日志插件）
  • 举例：在浏览器访问 http://<skywalking-ui-host>:8080 查看集群调用链路。

架构图 ​

常见端口 ​

组件端口说明
OAP11800gRPC，Agent 与 OAP 通讯
OAP12800HTTP，UI 与 OAP 通讯、Metrics 拉取
UI8080（映射为如 18081）Web 控制台页面
Prometheus Fetcher无默认端口（通过 OAP 拉取）用于接入 Prometheus 数据源

设计目标 ​

保持可观测性 ​

  • 解释：核心目标是让用户能清晰了解系统的运行状况，特别是分布式系统中的调用链路、性能瓶颈和异常点。
  • 具体体现：
    • Trace 展示每一次请求的路径
    • Metrics 展示服务健康趋势
    • Logs 结合 Trace 定位问题
  • 意义：快速发现并定位问题，降低 MTTR。

拓扑结构 ​

  • 解释：自动分析服务间调用关系并生成拓扑图。
  • 具体体现：节点代表服务、实例或端点；边代表调用方向及次数/耗时；自动更新（无需人工维护）。
  • 意义：让复杂系统的依赖关系可视化，方便架构优化和瓶颈分析。

轻量级 ​

  • 解释：部署和运行成本低，尽可能减少对业务性能的影响。
  • 具体体现：Agent 运行在业务进程中，占用资源低（一般 CPU < 5%，内存 < 50MB）；OAP 支持按需部署、可横向扩展。
  • 意义：在生产环境中不会成为新的性能瓶颈。

可插拔 ​

  • 解释：功能模块可灵活选择、扩展和替换。
  • 具体体现：插件机制支持多种框架探针；存储层可替换；数据接入协议可扩展（gRPC、HTTP、Prometheus Fetcher 等）。
  • 意义：用户可以按需裁剪功能，减少不必要的开销。

可移植 ​

  • 解释：支持多种运行环境和语言，不依赖特定平台。
  • 具体体现：支持 Java、Go、Node.js、Python、PHP 等多语言 Agent；支持容器化部署；跨平台运行。
  • 意义：可以在不同技术栈和环境无缝使用，降低迁移成本。

部署与配置示例见存储与部署。