- 從可觀測(cè)性建設(shè)角度出發(fā),總結(jié)大家在日常工作中遇到的痛點(diǎn);
- 介紹 DeepFlow 的軟件架構(gòu)、系統(tǒng)組成;
- 講解 DeepFlow 的關(guān)鍵特性 AutoTagging 技術(shù);
- 講解支撐 AutoTagging 10x 性能提升的 SmartEncoding 技術(shù);
-
總結(jié)并分享后續(xù)的迭代和演進(jìn)計(jì)劃。
01觀測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的挑戰(zhàn)
可觀測(cè)性建設(shè)從去年開始在國(guó)內(nèi)非常的火熱,大家談的越來(lái)越多。隨著云原生、微服務(wù)的發(fā)展落地,可觀測(cè)性建設(shè)逐漸成為了一個(gè)必不可少的工程手段。


- Tracing關(guān)注的元數(shù)據(jù)是traceID/spanID/service/...;
- Metric關(guān)注的元數(shù)據(jù)是vpc/instance/node/kvm/...;
-
Logging關(guān)注的元數(shù)據(jù)是type/level/time/message/...。
02、DeepFlow 軟件架構(gòu)

03、AutoTagging:構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)簽體系
AutoTagging通過(guò)云API、K8s apiserver自動(dòng)同步30多種資源標(biāo)簽、100多種自定義微服務(wù)標(biāo)簽,來(lái)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)簽體系。

-
自定義標(biāo)簽
- k8s.label/k8s.env/k8s.annotation/..
- os.app/os.proc/...
- cloud.tag
-
進(jìn)程
- 進(jìn)程名
-
云資源
- 資源池:區(qū)域/可用區(qū)
- 計(jì)算資源:云服務(wù)器/宿主機(jī)
- 網(wǎng)絡(luò)資源:VPC/子網(wǎng)/路由器/IP地址
- 網(wǎng)絡(luò)服務(wù):安全組/負(fù)載均衡器/NAT網(wǎng)關(guān)/對(duì)等連接/云企業(yè)網(wǎng)
- 存儲(chǔ)資源:云數(shù)據(jù)庫(kù)RDS/Redis
-
容器資源
- 容器集群/容器節(jié)點(diǎn)/命名空間/Ingress/容器服務(wù)/工作負(fù)載/POD
- 為什么是 Agent watch 并上報(bào) K8s資源?一個(gè) Server 可以管理多個(gè)集群中的 Agent,Agent在所屬集群中watch K8s,避免了集群外部用 server watch 時(shí)涉及到的權(quán)限和配置問(wèn)題。
- 如何控制 Agent 對(duì) K8s 資源的 watch?避免 K8s 的 API 壓力過(guò)大,不能讓所有的 Agent 都去 watch K8s,Server 在每個(gè)集群中選舉一個(gè) Agent;僅讓被選中的 Agent watch K8s 資源。
- 內(nèi)存優(yōu)化:Agent 僅抓取同步必須的字段,同時(shí)會(huì)第一時(shí)間進(jìn)行壓縮。
- 帶寬優(yōu)化:僅當(dāng) K8s 資源有變化時(shí),Agent 才會(huì)向 Server 發(fā)送具體的資源信息

-
同步云資源信息:通過(guò)調(diào)用云平臺(tái) API 進(jìn)行資源抽象和轉(zhuǎn)換,然后將相關(guān)標(biāo)簽信息保存至 MySQL 中,并定期更新 ClickHosue 中的字典。
-
同步 Legacy Host 信息:一些環(huán)境中,可能沒有真正意義的云平臺(tái),或者存在一些傳統(tǒng)主機(jī)需要監(jiān)控,這就需要用Legacy Host同步方案。由于沒有具體的云API,我們完全通過(guò)Agent抓取所在服務(wù)器的名稱等基本信息和網(wǎng)卡信息,上報(bào)給Server匯總并進(jìn)行資源抽象。
-
同步托管 K8s 信息:當(dāng) K8s 平臺(tái)部署在云資源上時(shí),要做到真正的可觀測(cè)性,需要將K8s的資源和云資源關(guān)聯(lián)起來(lái),才能真正做到無(wú)縫地關(guān)聯(lián)、切分和下鉆。我們一方面通過(guò)獲取 K8s 資源所在的 VPC,基于 VPC 內(nèi) IP 的唯一性,通過(guò) VPC + IP 將 K8s 的容器節(jié)點(diǎn)與云服務(wù)器關(guān)聯(lián)起來(lái);另一方面通過(guò)將云平臺(tái)的 API 調(diào)用與 K8s 獨(dú)立,兩者使用不同的調(diào)用頻率,從而解決大規(guī)模場(chǎng)景下,云平臺(tái) API 慢與 K8s 資源更新快的矛盾。

04、SmartEncoding:實(shí)現(xiàn) 10x 性能提升
SmartEncoding 將標(biāo)簽注入分為3個(gè)階段,通過(guò)采集時(shí)編碼、存儲(chǔ)時(shí)編碼、和查詢時(shí)編/解碼降低標(biāo)簽寫入的資源消耗,我們來(lái)詳細(xì)看看每個(gè)階段都如何實(shí)現(xiàn):采集時(shí)編碼


SELECTcol_1,col_2,col_3 FROMtbl_1 WHEREcol_4=y GROUPBYcol_1,col_2 HAVINGcol_5>100 ORDERBYcol_3 LIMIT100 ``` 我們可以查詢某個(gè) Tag 的所有候選項(xiàng): ```sql SHOWtag${tag_name}valuesFROM${table_name}
SHOWtag${tag_name}values FROM${table_name} WHEREdisplay_nameLIKE'*abc*'
SELECTpod FROM`vtap_flow_port.1m` WHEREpod_cluster='cluster1' GROUPBYpod 更多詳細(xì)用法[4]查詢 Universal Tag
- ClickHouse 的觀測(cè)數(shù)據(jù)表中保存tag ID
CREATETABLEflow_metrics.`vtap_flow_port.1m` ( `time`DateTime('Asia/Shanghai')COMMENT'v6.1.8'CODEC(DoubleDelta), `ip4`IPv4COMMENT'IPv4地址', `ip6`IPv6COMMENT'IPV6地址', `is_ipv4`UInt8COMMENT'是否IPV4地址.0:否,ip6字段有效,1:是,ip4字段有效', `l3_device_id`UInt32COMMENT'ip對(duì)應(yīng)的資源ID', `l3_device_type`UInt8COMMENT'ip對(duì)應(yīng)的資源類型', `l3_epc_id`Int32COMMENT'ip對(duì)應(yīng)的EPCID', `pod_cluster_id`UInt16COMMENT'ip對(duì)應(yīng)的容器集群ID', `pod_group_id`UInt32COMMENT'ip對(duì)應(yīng)的容器工作負(fù)載ID', `pod_id`UInt32COMMENT'ip對(duì)應(yīng)的容器PODID', `pod_node_id`UInt32COMMENT'ip對(duì)應(yīng)的容器節(jié)點(diǎn)ID', `pod_ns_id`UInt16COMMENT'ip對(duì)應(yīng)的容器命名空間ID' ) ENGINE=Distributed(...)
- ClickHouse 的字典表中保存tag ID和名稱對(duì)應(yīng)關(guān)系
CREATEDICTIONARYflow_tag.pod_map ( `id`UInt64, `name`String, `icon_id`Int64 ) PRIMARYKEYid SOURCE(...)
- 通過(guò) dictGet 實(shí)現(xiàn)tag ID到名稱的轉(zhuǎn)換
SELECTdictGet(flow_tag.pod_map,'name',toUInt64(pod_id))ASpod FROM`vtap_flow_port.1m` WHEREpod='deepflow' GROUPBYpod LIMIT1 查詢 K8s label
- ClickHouse 的字典表中保存tag ID和 K8s label對(duì)應(yīng)關(guān)系
CREATEDICTIONARYflow_tag.k8s_label_map ( `pod_id`UInt64, `key`String, `value`String, ) PRIMARYKEYpod_id,key SOURCE(...) LIFETIME(MIN0MAX60) LAYOUT(COMPLEX_KEY_HASHED())
- 通過(guò) dictGet 實(shí)現(xiàn)tag ID到 K8s label 的轉(zhuǎn)換
SELECTdictGet(flow_tag.k8s_label_map,'value',(toUInt64(pod_id),'app'))AS`label.app` FROM`vtap_flow_port.1m` WHERE`label.app`='xxx' LIMIT1 查詢集成數(shù)據(jù),包括 Prometheus、Telegraf、OpenTelemetry 等數(shù)據(jù)。
- 存儲(chǔ)集成數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)將數(shù)據(jù)中原有的 Tag 和 Metric 的 name 和 value 分別定義為 Array 類型,一一對(duì)應(yīng)。
CREATETABLEext_metrics.prometheus_web ( `time`DateTime('Asia/Shanghai')CODEC(DoubleDelta), `_tid`UInt8COMMENT'用于區(qū)分trident不同的pipeline', `az_id`UInt16COMMENT'可用區(qū)ID', `host_id`UInt16COMMENT'宿主機(jī)ID', `tag_names`Array(String)COMMENT'額外的tag', `tag_values`Array(String)COMMENT'額外的tag對(duì)應(yīng)的值', `metrics_float_names`Array(String)COMMENT'額外的metrics', `metrics_float_values`Array(Float64)COMMENT'額外的metrics值' )
- Tag 候選項(xiàng)只需要保留不重復(fù)的值,所以我們使用 ReplacingMergeTree Engine
CREATETABLEflow_tag.ext_metrics_custom_field_local ( `time`DateTime('Asia/Shanghai')CODEC(DoubleDelta), `table`LowCardinality(String), `vpc_id`Int32, `pod_ns_id`UInt16, `field_type`LowCardinality(String)COMMENT'value:tag,metrics', `field_name`LowCardinality(String), `field_value_type`LowCardinality(String)COMMENT'value:string,float' ) ENGINE=ReplacingMergeTree(time)
- 通過(guò) indexOf 進(jìn)行 name 和 value 的對(duì)應(yīng)
SELECTtag_values[indexOf(tag_names,'host')]AS`tag.host` FROMdeepflow_agent_collect_sender WHERE(tag_values[indexOf(tag_names,'host')])='xxxx' LIMIT1
05、總結(jié)與后續(xù)迭代計(jì)劃
通過(guò)以上分享,相信您會(huì)發(fā)現(xiàn)DeepFlow有豐富、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)簽體系,非常方便進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、切分、下鉆。通過(guò) SmartEncoding 的性能優(yōu)化,Server + ClickHouse 的資源消耗通常為業(yè)務(wù)消耗的 1%,即監(jiān)控100個(gè) 16c64g 的容器節(jié)點(diǎn),大概需要1個(gè) 16c64g 的 Node 部署 Server + ClickHouse,且可以通過(guò)對(duì)象存儲(chǔ)轉(zhuǎn)儲(chǔ)冷數(shù)據(jù);而且常見的可觀測(cè)性數(shù)據(jù)一般都需要注入百量級(jí)的標(biāo)簽,DeepFlow Agent 由于只注入了 VPC、GPID 少數(shù)幾個(gè)字段,因此它用于標(biāo)簽注入的資源消耗幾乎只有其他方案的百分之幾。這樣10x性能的使用體驗(yàn),相信 Cloud-Native、NewOps 都會(huì)喜歡!后續(xù)我們會(huì)支持更豐富的自定義標(biāo)簽,包括通過(guò) K8s API 獲取的k8s.annotation 和 k8s.env、通過(guò)操作系統(tǒng)獲取的 os.proc 信息、通過(guò)執(zhí)行命令獲取 os.app 信息;會(huì)從時(shí)間和帶寬消耗兩方面進(jìn)一步優(yōu)化AutoTagging的性能,通過(guò)不同類型資源的 API 可以設(shè)置不同的調(diào)用頻率,避免每次都是重新獲取全部資源來(lái)縮短縮短大規(guī)模下的資源同步時(shí)間;通過(guò)Agent 僅發(fā)送有變化的 K8s 資源信息,進(jìn)一步降低帶寬消耗。06、關(guān)于DeepFlow
DeepFlow[5]是一款開源的高度自動(dòng)化的可觀測(cè)性平臺(tái),是為云原生應(yīng)用開發(fā)者建設(shè)可觀測(cè)性能力而量身打造的全棧、全鏈路、高性能數(shù)據(jù)引擎。DeepFlow 使用 eBPF、WASM、OpenTelemetry 等新技術(shù),創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)了 AutoTracing、AutoMetrics、AutoTagging、SmartEncoding 等核心機(jī)制,幫助開發(fā)者提升埋點(diǎn)插碼的自動(dòng)化水平,降低可觀測(cè)性平臺(tái)的運(yùn)維復(fù)雜度。利用 DeepFlow 的可編程能力和開放接口,開發(fā)者可以快速將其融入到自己的可觀測(cè)性技術(shù)棧中。 審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:DeepFlow AutoTagging 10x性能提升實(shí)戰(zhàn)
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