java应用诊断和在线debug利器bistoury介绍与在K8S环境使用
Bistoury介绍
Bistoury 是去哪儿网开源的一个对应用透明，无侵入的java应用诊断工具，用于提升开发人员的诊断效率和能力，可以让开发人员无需登录机器或修改系统，就可以从日志、内存、线程、类信息、调试、机器和系统属性等各个方面对应用进行诊断，提升开发人员诊断问题的效率和能力。
Bistoury 集成了Alibaba开源的arthas和唯品会开源的vjtools，因此arthas和vjtools相关功能都可以在Bistoury中使用。
Arthas和vjtools通过命令行或类似的方式使用，Bistoury在保留命令行界面的基础上，还对很多命令提供了图形化界面，方面用户使用。
Bistoury 英文解释是外科手术刀，含义也就不言而喻了。
Screenshots
通过命令行界面查看日志，使用arthas和vjtools的各项功能
在线debug，在线应用调试神器
线程级cpu监控，帮助你掌握线程级cpu使用率
在web界面查看JVM运行信息，以及各种其它信息
动态给方法添加监控
线程dump
Bistoury架构分析
Bistoury核心组件包含agent，proxy，ui：
- agent ： 与需要诊断的应用部署到一起，负责具体的诊断命令执行，通过域名连接proxy
- proxy：agent的代理，agent启动时会通过ws和proxy连接注册，proxy可以部署多个，推荐使用域名负载
- ui：ui提供图形化和命令行界面，接收从用户传来的命令，传递命令给proxy，接收从proxy传来的结果并展示给用户。
一次命令执行的数据流向为 ui -> proxy -> agent -> proxy -> ui
具体分析一下：
- proxy 先启动，将自己地址注册到zk
- agent通过域名访问proxy，随机分配到一个proxy，在proxy注册自己
- UI 访问一个具体的应用时，通过zk拿到所有的proxy，然后依次检查app对应的agent是否在该proxy，如果在，web网页连接这个proxy
- web上输入一个命令:web->proxy->agent->proxy->ui
具体参见 https://github.com/qunarcorp/bistoury/blob/master/docs/cn/design/design.md
bistoury原理分析： https://www.jianshu.com/p/f7202e490156
总结下就是使用类似skywalking那样的agent技术，来监测和协助运行在JVM上的程序。
Bistoury快速开始
官方有一个快速开始文档： https://github.com/qunarcorp/bistoury/blob/master/docs/cn/quick_start.md
可以下载release包快速启动，就可以体验了。
首先我们将快速启动包 bistoury-quick-start.tar.gz 拷贝到想要安装的位置。
然后解压启动包：
tar -zxvf bistoury-quick-start.tar.gz
cd bistoury
最后是启动 Bistoury，因为 Bistoury 会用到 jstack 等操作，为了保证所有功能可用，需要使用和待诊断 JAVA 应用相同的用户启动。
假设应用进程 id 为 1024
- 如果应用以本人用户启动，可以直接运行
./quick_start.sh -p 1024 start
- 如果应用以其它帐号启动，比如 tomcat，需要指定一下用户然后运行
sudo -u tomcat ./quick_start.sh -p 1024 start
- 停止运行
./quick_start.sh stop
Bistoury 在docker运行
官方的git仓库里，有一个docker分支，翻阅后找到相关文档。
官方的快速启动命令：
#!/bin/bash
#创建网络
echo "start create network"
docker network create --subnet=172.19.0.0/16 bistoury
#mysql 镜像
echo "start run mysql image"
docker run --name mysql -p 3307:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root -d -i --net bistoury --ip 172.19.0.7 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bistoury/bistoury-db
#zk 镜像
echo "start run zk image"
docker run -d -p 2181:2181 -it --net bistoury --ip 172.19.0.2 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bistoury/zk:latest
sleep 30
#proxy 镜像
echo "start run proxy module"
docker run -d -p 9880:9880 -p 9881:9881 -p 9090:9090 -i --net bistoury --ip 172.19.0.3 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bistoury/bistoury-proxy --real-ip $1 --zk-address 172.19.0.2:2181 --proxy-jdbc-url jdbc:mysql://172.19.0.7:3306/bistoury
#ui 镜像
echo "start run ui module"
docker run -p 9091:9091 -it -d --net bistoury --ip 172.19.0.4 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bistoury/bistoury-ui --zk-address 172.19.0.2:2181 --ui-jdbc-url jdbc:mysql://172.19.0.7:3306/bistoury
#boot 镜像
echo "start run demo application"
docker run -it -d -p 8686:8686 -i --net bistoury --ip 172.19.0.5 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bistoury/bistoury-demo --proxy-host $1:9090
docker run -it -d -p 8687:8686 -i --net bistoury --ip 172.19.0.6 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bistoury/bistoury-demo --proxy-host $1:9090
上面的命令不能直接运行，$1是需要替换成当前服务器IP，然后再运行就OK了。
Bistoury 在生产环境运行
官方推荐部署方式：
-
ui 独立部署，推荐部署在多台机器，并提供独立的域名
-
proxy 独立部署，推荐部署在多台机器，并提供独立的域名
-
agent 需要和应用部署在同一台机器上。推荐在测试环境全环境自动部署，线上环境提供单机一键部署，以及应用下所有机器一键部署
-
独立的应用中心，管理所有功能内部应用和机器信息，这是一个和 Bistoury 相独立的系统，Bistoury 从中拿到不断更新的应用和机器信息
这里有个关键的点，应用中心，Bistoury内置了一个简单的应用中心，Bistoury里代码对应bistoury-application，ui和proxy都通过这个工程获取应用信息，官方默认实现了一个mysql版本的：
使用mysql的缺点是，你需要ui界面里手动维护应用以及应用的服务器，做个demo还OK，生产环境肯定不行。更优雅的方式是，用户系统应该在启动时自动注册到注册中心上，汇报自己的应用、机器信息（ip、域名等）、端口等信息。当然这个对大部分微服务架构来说，注册中心是标配的，因此实现一套bistoury-application-api接口即可。
bistoury-application-k8s(Bistoury on K8S)
我们项目组所有的应用都部署在K8S环境，因此要实现一个bistoury-application-k8s。
拷贝bistoury-application-mysql项目，建立bistoury-application-k8s
简单对应下：
- 一个应用对应一个deployment，对应一个application
- 一个deployment里有n个pod，对应applicationServer
所以，我们只需要调用调用K8S API 获取deployment和pod即可。
首先引入相关jar包：
<dependency>
<groupId>io.kubernetes</groupId>
<artifactId>client-java</artifactId>
<version>8.0.0</version>
<scope>compile</scope>
</dependency>
初始化ApiClient
ApiClient defaultClient = Configuration.getDefaultApiClient();
defaultClient.setBasePath(k8sApiServer);
ApiKeyAuth BearerToken = (ApiKeyAuth) defaultClient.getAuthentication("BearerToken");
BearerToken.setApiKey(k8sToken);
BearerToken.setApiKeyPrefix("Bearer");
defaultClient.setVerifyingSsl(false);
获取deployment
区分下是获取所有namespace，还是获取指定的namespace
private List<V1Deployment> getDeployments() throws ApiException {
AppsV1Api appsV1Api = new AppsV1Api(k8SConfiguration.getApiClient());
return k8SConfiguration.isAllNamespace()
? appsV1Api.listDeploymentForAllNamespaces(false, null, null, null, 0, null, null, 120, false).getItems()
: getNamespacesDeployments(k8SConfiguration.getAllowedNamespace());
}
List<V1Deployment> getNamespacesDeployments(List<String> namespaces) {
AppsV1Api appsV1Api = new AppsV1Api(k8SConfiguration.getApiClient());
List<V1Deployment> deploymentList = new ArrayList<>();
for (String nameSpace : namespaces) {
try {
deploymentList.addAll(appsV1Api.listNamespacedDeployment(nameSpace, null, null, null, null, null, 0, null, 120, false).getItems());
} catch (ApiException e) {
logger.error("get " + nameSpace + "'s deployment error", e);
}
}
return deploymentList;
}
转换为application：
private List<Application> getApplications(List<V1Deployment> applist) {
return applist.stream().map(this::getApplication).collect(Collectors.toList());
}
private Application getApplication(V1Deployment deployment) {
Application application = new Application();
application.setCreateTime(deployment.getMetadata().getCreationTimestamp().toDate());
application.setCreator(deployment.getMetadata().getName());
application.setGroupCode(deployment.getMetadata().getNamespace());
application.setName(deployment.getMetadata().getName());
application.setStatus(1);
application.setCode(getAppCode(deployment.getMetadata().getNamespace(), deployment.getMetadata().getName()));
return application;
}
获取pod
获取pod相对麻烦点，需要先获取到V1Deployment，拿到部署的lableSelector，然后根据lableSelector选择pod：
public List<AppServer> getAppServerByAppCode(final String appCode) {
Preconditions.checkArgument(!Strings.isNullOrEmpty(appCode), "app code cannot be null or empty");
try {
V1Deployment deployment = getDeployMent(appCode);
String nameSpace = appCode.split(APPCODE_SPLITTER)[0];
Map<String, String> labelMap = Objects.requireNonNull(deployment.getSpec()).getSelector().getMatchLabels();
StringBuilder lableSelector = new StringBuilder();
labelMap.entrySet().stream().forEach(e -> {
if (lableSelector.length() > 0) {
lableSelector.append(",");
}
lableSelector.append(e.getKey()).append("=").append(e.getValue());
});
CoreV1Api coreV1Api = new CoreV1Api(k8SConfiguration.getApiClient());
V1PodList podList = coreV1Api.listNamespacedPod(nameSpace, null, false, null,
null, lableSelector.toString(), 200, null, 600, false);
return podList.getItems().stream().map(pod -> {
AppServer server = new AppServer();
server.setAppCode(appCode);
server.setHost(pod.getMetadata().getName());
server.setIp(pod.getStatus().getPodIP());
server.setLogDir(k8SConfiguration.getAppLogPath());
server.setAutoJMapHistoEnable(true);
server.setAutoJStackEnable(true);
server.setPort(8080);
return server;
}).collect(Collectors.toList());
} catch (ApiException e) {
logger.error("get deployment's pod error", e);
}
return null;
}
最后，修改ui和proxy工程，将原来的mysql替换为k8s：
应用引入bistoury agent
这块相对比较容易：
在需要调试的应用的Dockerfile里增加：
COPY --from=hub.xfyun.cn/abkdev/bistoury-agent:2.0.11 /home/q/bistoury /opt/bistoury
然后修改应用的启动脚本，在最前面增加：
BISTOURY_APP_LIB_CLASS="org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet"
# default proxy
PROXY="bistoury-bistoury-proxy.incubation:9090"
AGENT_JAVA_HOME="/usr/local/openjdk-8/"
# env
if [[ -n $PROXY_HOST ]]; then
PROXY=$PROXY_HOST
fi
TEMP=`getopt -o : --long proxy-host:,app-class:,agent-java-home: -- "$@"`
eval set -- "$TEMP"
while true; do
case "$1" in
--proxy-host )
PROXY="$2"; shift 2 ;;
--app-class )
BISTOURY_APP_LIB_CLASS="$2"; shift 2 ;;
--agent-java-home )
AGENT_JAVA_HOME="$2"; shift 2 ;;
* ) break ;;
esac
done
echo "proxy host: "$PROXY_HOST
echo "app class: "$BISTOURY_APP_LIB_CLASS
echo "agent java home: "$AGENT_JAVA_HOME
在最后面增加：
APP_PID=`$AGENT_JAVA_HOME/bin/jps -l|awk '{if($2!="sun.tools.jps.Jps"){print $1 ;{exit}} }'`
echo "app pid: "$APP_PID
/opt/bistoury/agent/bin/bistoury-agent.sh -j $AGENT_JAVA_HOME -p $APP_PID -c $BISTOURY_APP_LIB_CLASS -s $PROXY -f start
集成测试
部署一个测试应用 agent-debug-demo，部署到jx namespace：
{
"kind": "Deployment",
"apiVersion": "extensions/v1beta1",
"metadata": {
"name": "agent-debug-demo",
"namespace": "jx",
"annotations": {
"deployment.kubernetes.io/revision": "2"
}
},
"spec": {
"replicas": 1,
"selector": {
"matchLabels": {
"app": "agent-debug-demo",
"draft": "draft-app"
}
},
"template": {
"metadata": {
"creationTimestamp": null,
"labels": {
"app": "agent-debug-demo",
"draft": "draft-app"
}
},
"spec": {
"containers": [
{
"name": "springboot-rest-demo",
"image": "hub.xxx.cn/abkdev/springboot-rest-demo:dev-113",
"ports": [
{
"containerPort": 8080,
"protocol": "TCP"
}
],
"env": [
{
"name": "SPRING_PROFILES_ACTIVE",
"value": "dev"
},
{
"name": "PROXY_HOST",
"value": "$PROXY_HOST:9090"
}
],
"resources": {},
"terminationMessagePath": "/dev/termination-log",
"terminationMessagePolicy": "File",
"imagePullPolicy": "IfNotPresent"
}
],
"restartPolicy": "Always",
"terminationGracePeriodSeconds": 10,
"dnsPolicy": "ClusterFirst",
"securityContext": {},
"schedulerName": "default-scheduler"
}
},
"strategy": {
"type": "RollingUpdate",
"rollingUpdate": {
"maxUnavailable": 1,
"maxSurge": 1
}
},
"revisionHistoryLimit": 2147483647,
"progressDeadlineSeconds": 2147483647
},
"status": {
"observedGeneration": 2,
"replicas": 1,
"updatedReplicas": 1,
"unavailableReplicas": 1,
"conditions": [
{
"type": "Available",
"status": "True",
"lastUpdateTime": "2020-04-09T01:32:42Z",
"lastTransitionTime": "2020-04-09T01:32:42Z",
"reason": "MinimumReplicasAvailable",
"message": "Deployment has minimum availability."
}
]
}
}
部署后：
打开ui，查看：
应用名称显示为： namespace名称-部署名称
在线调试：
先选择应用：
点击Debug，然后选择需要调试的类，
测试工程源代码为：
@SpringBootApplication
@Controller
public class RestPrometheusApplication {
@Autowired
private MeterRegistry registry;
@Autowired
private Environment env;
@GetMapping(path = "/", produces = "application/json")
@ResponseBody
public Map<String, Object> landingPage() {
Counter.builder("mymetric").tag("foo", "bar").register(registry).increment();
String profile = "default";
if(env.getActiveProfiles().length > 0){
profile = env.getActiveProfiles()[0];
}
return singletonMap("hello", ""+ profile);
}
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(RestPrometheusApplication.class, args);
}
}
因此，我们输入RestPrometheusApplication筛选：
然后点击调试，可以看到，反编译出来了源代码：
在landingPage最后一行加一个端点，然后点击添加端点，最后访问该POD对应的服务,该pod对应的ip是170.22.149.37，因此我们访问：
curl http://170.22.149.37:8080
{"hello":"dev"}
再回到UI，可以看到成员变量，局部变量和调用堆栈等信息。
well down！
作者：Jadepeng
出处：jqpeng的技术记事本–http://www.cnblogs.com/xiaoqi
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