Ruby探針的基本實現(xiàn)原理

李哲 — MAY 13, 2015

語言本身

Ruby語言支持語法級別的系統(tǒng)，框架，甚至語言本身的方法復(fù)寫，一般叫做元編程（meta programming）， 此基礎(chǔ)之上還有一些術(shù)語為mixin，方法的動態(tài)定義，運行時類改寫等等，這些技術(shù)和機制可以讓語言本身就能實 現(xiàn)其他語言需要字節(jié)碼才能實現(xiàn)的功能，例如探針需要hook HttpRequest中的request方法，就可以通過下面的方式實現(xiàn)：

class HttpRequest
  def request_new
    puts 'before request'
    result = request_old
    puts 'after request'
    result
  end
  alias_method :request_old, :request
  alias_method :request, :request_new
end

這里只是展示其中一種最簡單的方法，還有很多其他方法，比如我們想完全放棄原有的方法的話，那就可以直接覆蓋掉這個方法了。

框架

某些框架如Rails提供pub-sub機制，這種情況下探針只需要訂閱特定類型的消息，然后進行數(shù)據(jù)再加工就可以了。對于Rails，這個比較簡單：

module ActionController
  class PageRequest
    def call(name, started, finished, unique_id, payload)
      Rails.logger.debug [name, started, finished, unique_id, payload].join(' ')
    end
  end
end
ActiveSupport::Notifications.subscribe('process_action.action_controller', ActionController::PageRequest.new)
# 每次訪問就能夠訂閱到‘process_action.action_controller’的消息：
#
# process_action.action_controller 2012-04-13 01:08:35 +0300 2012-04-13 01:08:35 +0300 af358ed7fab884532ec7 {
#   controller: "Devise::SessionsController",
#   action: "new",
#   params: {"action"=>"new", "controller"=>"devise/sessions"},
#   format: :html,
#   method: "GET",
#   path: "/login/sign_in",
#   status: 200,
#   view_runtime: 279.3080806732178,
#   db_runtime: 40.053
# }

這樣我們就能拿到這個request的數(shù)據(jù)了，訂閱消息類型還請自己查閱相關(guān)框架的文檔。

RACK

Rack絕對是個好東西，它把幾乎所有的web框架和server溝通的接口定義好了，而且是如此的簡潔，就是一個call方法。 一個最簡單的Rack應(yīng)用如下：

# configu.ru
class App
  def call
    [200, {"Content-Type" => "text/html"}, ["hello world"]]
  end
end
run app
# rackup

只需要這個call方法就搞定了，而多層的rack middleware也只是嵌套著調(diào)用call方法，所有要hook的話，這里就夠了， 不過因為這里基本就是根了，需要注意抓取的數(shù)據(jù)量及堆棧信息，太長的話會影響性能的。

數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫層基本都是對orm框架的hook，在每個查詢的結(jié)果輸出中都會有執(zhí)行的時間信息，超過閥值則調(diào)用數(shù)據(jù)庫本身的查詢 語句優(yōu)化工具，并保存輸出結(jié)果。至于hook的方法就是【1】中或者采用【2】中的方法，如果框架支持的話。

外部服務(wù)

外部服務(wù)就是對訪問外部http請求的http_client類似的庫進行hook，也就是按照【1】中的方法，對發(fā)起request的方法進行hook。

后臺任務(wù)

后臺任務(wù)機制同上面幾項，只不過是在非http server的進程中運行，數(shù)據(jù)抓取的機制一樣，但分類不同， 需要探針在運行過程中，判斷數(shù)據(jù)抓取的對象狀態(tài)，即web事務(wù)中還是非web事務(wù)中，非web事務(wù)都統(tǒng)一存 儲到后臺任務(wù)的數(shù)據(jù)容器中。

Thread Profiler

Thread Profiler就是一個加強版的事務(wù)采集器，可以設(shè)定采樣周期和采樣頻率，將周期內(nèi)的事務(wù)請求進行數(shù)據(jù)的聚合處理， 然后統(tǒng)計出在這個周期內(nèi)的堆棧調(diào)用占比信息，然后可以根據(jù)此信息找出時間占比或者調(diào)用次數(shù)最多的方法，然后有針對性的 進行優(yōu)化。

總結(jié)

以上所述，還只是一些最根本的原理性知識，細節(jié)的點還有很多，比如如何進行數(shù)據(jù)的本地存儲和處理，以及線程間的數(shù)據(jù)沖突處理， 還有基于fork的多進程server的進程間的數(shù)據(jù)傳輸，在以后的文章中，會針對每一項都做出詳細的解釋，還請大家持續(xù)關(guān)注。

本文作者系OneAPM工程師李哲 ，想閱讀更多好的技術(shù)文章，請訪問OneAPM官方技術(shù)博客。