KubeSphere 部署 SkyWalking 至 Kubernetes 开启无侵入 APM

Kubernetes 天然适合分布式的微服务应用。然而，当开发者们将应用从传统的架构迁移到 Kubernetes 以后，会发现分布式的应用依旧存在各种各样的问题，例如大量微服务间的调用关系复杂、系统耗时或瓶颈难以排查、服务异常定位困难等一系列应用性能管理问题，而 APM 正是实时监控并管理微服务应用性能的利器。

为什么需要 APM

APM 无疑是在大规模的微服务开发与运维场景下是必不可少的一环，APM 需要主要从这三个角度去解决三大场景问题：

测试角度：性能测试调优监控总览，包括容器总体资源状况（如 CPU、内存、IO）与链路总体状况
研发角度：链路服务的细节颗粒追踪，数据分析与数据安全
运维角度：跟踪请求的处理过程，来对系统在前后端处理、服务端调用的性能消耗进行跟踪，实时感知并追踪访问体验差的业务

为什么选择 Apache SkyWalking

社区拥有很丰富的 APM 解决方案，比如著名的 Pinpoint、Zipkin、SkyWalking、CAT 等。在经过一番调研后，KubeSphere 选择将 Apache SkyWalking 作为面向 Kubernetes 的 APM 开源解决方案，将 Apache SkyWalking 集成到了 KubeSphere，作为应用模板在 KubeSphere 容器平台 提供给用户一键部署至 Kubernetes 的能力，进一步增强在微服务应用维度的可观察性。

Apache SkyWalking 在 2019 年 4 月 17 正式成为 Apache 顶级项目，提供分布式追踪、服务网格遥测分析、度量聚合和可视化一体化解决方案。Apache SkyWalking 专为微服务、云原生和基于容器的架构而设计。这是 KubeSphere 选择 Apache SkyWalking 的主要原因。

并且，Apache SkyWalking 本身还具有很多优势，包括多语言自动探针，比如 Java、.NET Core 和 Node.JS，能够实现无侵入式的探针接入 APM 检测，轻量高效，多种后端存储支持，提供链路拓扑与 Tracing 等优秀的可视化方案，模块化，提供 UI、存储、集群管理多种机制可选，并且支持告警。同时，Apache SkyWalking 还很容易与 SpringCloud 应用进行集成。

Apache SkyWalking 架构图如下，关于详细的架构介绍，大家可以在 Apache SkyWalking https://skywalking.apache.org/ 官网找到。

在 KubeSphere 部署 Apache SkyWalking

接下来我们通过一个完整的示例演示在 KubeSphere 部署 Apache SkyWalking，并接入一个 SpringCloud 示例应用，在 Apache SkyWalking 的 Dashboard 展示 APM 效果。

首先，下载 Apache SkyWalking 的 Helm Chart，然后通过 KubeSphere 将 Chart 上传至应用商店，这部分的步骤可以参考 KubeSphere 官方文档（kubesphere.io/docs），本文不再赘述。

KubeSphere 提供了基于 Helm 完整的应用生命周期管理的能力，应用通过审核后即可上架，并提供给平台所有用户一键部署至 Kubernetes 的选项。

提示：我们对 Apache SkyWalking 的 Helm Chart（6.5.0），针对 Helm 2 作了适配，可以在 https://github.com/kubesphere/helm-charts 获取 Chart 文件。

我们可以在应用商店访问 Apache SkyWalking，点击 Deploy 并选择企业空间与项目，取消项目的 CPU 与 Request Limit，即可快速部署 Apache SkyWalking 至 Kubernetes。

下面，我们在 KubeSphere Console 查看 SkyWalking 的应用与 Workload 运行状态。

Application

Deployment

Statefulset

当我们在 Application 与 Workloads 列表下，看到应用状态显示 active 并且 SkyWalking 资源都显示 Running，说明 SkyWalking 部署成功。接下来，可以在 Service 列表中，将 SkyWalking UI 服务的外网访问类型设置为 NodePort，即可在浏览器通过 http://IP:NodePort 访问 SkyWalking Dashboard。

提示：若您的 KubeSphere 是部署在云上或物理机，可以借助 LoadBalancer 插件以 LoadBalancer 类型去暴露服务至集群外部。

Services

部署 SpringCloud 示例应用

在本文中，我们准备了一个简单的 SpringCloud 示例应用，使用 Apache SkyWalking 官方的镜像（apache/skywalking-base:6.5.0），为 SpringCloud 微服务以 initContainer 的方式注入 Agent 到容器中。这也正是 SkyWalking Agent 巧妙之处，无需侵入代码或对原有的业务镜像改造，就能快速接入 APM。

首先，通过 Git 将 SpringCloud 示例应用的代码拉取到本地。

git clone https://github.com/kubesphere/tutorial.git

然后进入 tutorial/tutorial 6 → skywalking/6.5.0/apm-springcloud-demo/ 目录，分别将 apm-eureka.yml 与 apm-item.yml 文件中的 Agent Collector 的后端服务地址，修改为 skywalking-oap 服务的 DNS 地址与端口。

env:
···
  - name: SW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES
    value: skywalk-1h6lqf-skywalking-skywalking-oap.demo:11800 # skywalking oap 后端服务地址

DNS 地址与服务端口，可以通过 KubeSphere Console 地址获取。

然后，我们可以通过 kubectl 对上述克隆过的仓库 apm-springcloud-demo 目录下，通过 kubectl 快速部署应用，指定 namespace 为 KubeSphere 上的 demo 项目。

$ kubectl apply -f apm-springcloud-demo -n demo
deployment.apps/apm-eureka created
deployment.apps/apm-item created
service/apm-eureka created
service/apm-item created

此时在 KubeSphere 可以看到，示例应用的工作负载 apm-eureka 与 apm-item 都已经成功运行。

接下来，只需要对其中一个服务 apm-item 发送一些测试请求模拟用户访问流量，就可以访问 SkyWalking 查看数据效果的展示了。

访问 SkyWalking 查看 APM

在上述 yaml 文件中，我们已对 SpringCloud 示例应用以 initContainer 的方式注入了 Agent，因此可以直接在 SkyWalking 的 Service Dashboard 查看链路效果与拓扑关系。可以在右下角将时间范围稍作调整，刷新后就可以看到两个示例服务的 Global Heatmap、Global Response Time、Global Top Throughput 以及 Global Top Slow Endpoints。

切换 Service，可以看到一些服务相关的信息，如平均响应时间、平均吞吐量、平均时延统计、SLA 等监控图表。

在 Endpoints 与 Instance，还有非常丰富端点与 JVM 相关的应用指标，对 Java 类应用非常友好。

点击上边栏的 Topology，可以看到当前的示例应用的多个服务依赖拓扑关系。服务拓扑一目了然，代码再复杂也不怕了。

点击 Trace，可以看到服务间的 Tracing 状况。左边是当前所有的访问请求，任意选择一项，可以在右边看到一个详细的链路追踪过程与 Span 信息：

选择任意一个 Span，在左侧可以看到 Span 详情，快速查看 Endpoint、http.method、status_code 的信息。

Apache SkyWalking 还支持告警与 Metrics 对比，我们不在本文中一一赘述，感兴趣的同学可以参考 SkyWalking 官方文档深入研究。

总结

本文在基于 Kubernetes 的微服务场景下，借助 KubeSphere 容器平台与 Apache SkyWalking 这两大开源工具，通过一个完整的 SpringCloud 示例应用，演示了如何开启 APM，为业务的可持续运营保驾护航。

关于 KubeSphere

KubeSphere （https://github.com/kubesphere/kubesphere）是在 Kubernetes 之上构建的以应用为中心的开源容器平台，提供全栈的 IT 自动化运维的能力，简化企业的 DevOps 工作流。KubeSphere 提供了运维友好的向导式操作界面，包括 Kubernetes 资源管理、DevOps (CI/CD)、应用生命周期管理、微服务治理 (Service Mesh)、多租户管理、监控日志、告警通知、存储与网络管理、GPU support 等功能，帮助企业快速构建一个强大和功能丰富的容器云平台。