UAVStack的慢SQL数据库监控功能及其实现

UAVStack是一个全维监控与应用运维平台。UAV.Monitor具备监控功能，包含基础监控、应用/服务性能监控、日志监控、业务监控等。在应用监控中，UAV可以根据应用实例画像；其中应用实例组件可以对日志、服务、客户端等进行画像；基于客户端的画像又分为Http、Dubbo、MQ、Kafka、JDBC、Redis、MongoDB等等。

一、背景

作为一个工作多年的程序员或运维人员，相信你一定遇到过以下情况：

场景一：系统出现异常情况，运维人员没能在第一时间发现，反而是业务方在使用过程中反馈系统崩溃、页面点不开。查看系统日志，发现一直在报连接数据库异常；
场景二：新功能上线稳定运行一段时间后，用户反馈页面响应越来越慢，打开一个页面要等好久。排查问题，发现是一个慢SQL影响了整个功能的体验。

为此，UAVStack开发了数据库监控功能。最初，数据库监控功能只是对数据源、数据库连接池进行了指标采集，通过客户端画像可以查看实时的数据库连接池信息以及操作计数。最近UAVStack又解锁了一项新功能——慢SQL监控，使数据库监控功能更加完善。

今天小编就向大家介绍一下数据库监控的具体实现。文章中出现的以下关键字全部用简称代替：

中间件增强框架：英文MonitorFramework，简称MOF
健康管理服务：英文HealthManager，简称HM
监控代理程序：英文MonitorAgent，简称MA

二、关键技术&UAV自研框架

MOF Agent注入机制：MOF Agent的注入机制以Java agent以及Javaassit技术作为基础支撑。Java agent负责拦截和转换字节码流，转换过程中使用Javaassist进行解析和修改，在应用服务器生命周期的关键位置注入切点，为MOF框架初始化、应用的画像信息和实时监控数据信息捕获提供基础。
InterceptFramework框架：在应用启动的特定生命周期内改写字节码，植入特定的逻辑处理代码，即画像数据采集，采集的数据包含服务画像以及客户端画像；客户端画像包含Http、Dubbo、MQ、Kafka、JDBC、Redis、MongoDB等常见的开源组件，系统中调用的第三方服务都会被列为是客户端的对象，比如系统中调用了第三方系统的接口都属于客户端的范畴。
CaptureFramework框架：通过InterceptFramework框架在特定的生命周期改写字节码植入特定的逻辑代码，在植入的逻辑代码中可以通过CaptureFramework画像的Monitor捕获体系的能力采集数据以及数据存储。具体实现为采用doCapture来实现在特定的捕获点执行抓取数据行为，采用doPreStore来实现在存储数据结构之前的一些捕获动作，对抓取的数据进行特殊数据的处理，获取到处理完成后的数据再通过UAVServer调用具体的Supporter，最后实现数据落地。

三、组成部分

慢SQL监控的实现分为四个组成部分：

慢SQL的动态启停：慢SQL的监控启/停依赖于MOF的Global Filter机制。在应用初始化时，UAV对应用的Filter进行了改写，提供了向MOF下发指令的接口。只要调用接口传入规定的参数便可以实现对慢SQL监控的动态启停。UAV系统中并不存在其它服务直接调用MOF的操作，都是通过MA来完成的。大家可以把MA理解为服务请求方与MOF之间的媒介。
慢SQL数据采集：依赖InterceptFramework框架在特定的生命周期改写字节码植入特定逻辑，同时采用MOF的CaptureFramework框架进行数据抓取并生成抓取结果。MA会对生成结果的文件进行定时采集并封装成固定的数据结构发送至MQ。
数据存储：在HM中创建独立的feature进行数据处理，消费MA推送至MQ中的数据，完成数据清洗再存储至ES。由于数据采集的结果进行了特殊的约定，从MQ拿到的数据并不能直接转换成相应的结果，需要进行相应的解析处理才能进行存储（由于采集的数据中字段较多、可能含有特殊的字符会影响对数据的解析，在生成数据结果时有规则约束才能实现数据的正确解析）。数据库监控的feature还提供了查询、统计慢SQL操作的相关接口。
页面展示：操作页面可自主启停数据库监控，设置慢SQL的时间阈值。启停以及时间阈值的设置依赖于MA向MOF发送指令。页面展示的SQL统计、追踪等信息则通过HM的接口获取。

四、功能展示

数据库监控目前已实现的功能有SQL分类统计、数据库连接池监控、慢SQL耗时分布统计、慢SQL统计、慢SQL追踪以及调用链/日志关联功能。

SQL分类统计：

数据来源：OpenTSDB（通过画像采集指标）
针对插入、删除、更新、查询、批量操作进行分类统计
根据时间分布展示数据库的访问情况，根据时间分布展示数据库的访问情况，展示所选时间段的总访问计数（累计值)
可以自定义时间条件查询历史数据

数据库连接池监控：

数据来源：OpenTSDB（通过画像采集指标）
可以查看连接池总连接数、活动连接数、空闲连接数的变化曲线

慢SQL耗时分布统计：

数据来源：ES
慢SQL统计可根据分类进行展示统计
针对慢SQL的耗时分布统计，最多查询100条
根据时间分布展示数据库慢SQL的访问情况，展示当前时间点的慢SQL访问时间、SQL、耗时
可以根据设置查询历史数据

慢SQL统计：

数据来源：ES
针对所有类型的SQL
根据时间分布展示数据库某时间段的慢SQL统计
可以根据设置查询历史数据

慢SQL追踪：

数据来源：ES
查询条件为：关键字、是否慢SQL追踪、时间范围
根据搜索条件查询SQL追踪列表，列表展示内容为：SQL语句、总执行次数、执行总时间、平均执行时间、操作-可查看详情

慢SQL追踪-详情查看：

数据来源：ES
慢SQL详情：点击某一条慢SQL统计可查看详情：包含开始执行时间、执行时长、入参、执行结果、影响条数

慢SQL追踪-调用链关联：

应用监控中需开启轻度调用链
点击某一行详细的执行时间，可以跳转至调用链页面，查看调用链的详细内容（相关的调用链高亮显示）

慢SQL追踪-日志关联：

应用监控中需开启日志归集
点击某一行详细的调用链内容的日志关联，可查看相应的日志信息，相关的日志行数高亮显示

五、总结

数据库监控是不容忽视的，好的数据库监控可以帮助优化系统并进行实时预警。通过文中介绍的数据库连接池监控，运维人员可以随时关注数据库连接池的状态，有效防止系统出现连接池活动连接数占满无法连接数据库的情况；而慢SQL监控功能可以动态展示一个系统的SQL情况，帮助优化SQL语句，让系统更稳定。

作者：王林林

原文发布于UAVStack智能运维

来源：宜信技术学院