Apache顶级项目，SkyWalking为何一枝独秀？ _SkyWalking

导读：本文摘自于SkyWalking创始人吴晟撰写的《Apache SkyWalking实战》一书，详细讲述了SkyWalking的架构设计与优势。
吴晟：Apache基金会会员，Apache SkyWalking创始人、项目VP和PMC成员，Apache孵化器PMC成员，Apache ShardingSphere PMC成员，Apache APISIX (incubating) PPMC成员，Apache ECharts (incubating)和Apache DolphinScheduler (incubating)孵化器导师，Zipkin成员和贡献者，CNCF OpenTracing核心维护者。
1. SkyWalking的架构设计
如图所示，SkyWalking官方架构图对SkyWalking的整体架构进行了非常直观的描述。SkyWalking由以下4个核心部分构成。

文章插图

SkyWalking官方架构图

探针。探针（对应图中Tracing和Mestrics部分）可以是语言探针，也可以是其他项目的协议。
OAP平台（Observability Analysis Platform），或称OAP Server 。它是一个高度组件化的轻量级分析程序，由兼容各种探针的Receiver、流式分析内核和查询内核三部分构成。
存储实现（Storage Implementors）。SkyWalking的OAP Server支持多种存储实现，并且提供了标准接口，可以实现其他存储。
UI模块（SkyWalking）。通过标准的GraphQL协议进行统计数据查询和展现。

从设计角度而言，SkyWalking总体遵循以下三大设计原则：

面向协议设计
模块化设计
轻量化设计

面向协议设计
面向协议设计是SkyWalking从5.x开始严格遵守的首要设计原则。SkyWalking包含下列对外协议。
【Apache顶级项目，SkyWalking为何一枝独秀？】1. 探针协议
探针协议分为四大类。

语言探针上报协议。此协议包括语言探针的注册、Metrics数据上报、Tracing数据上报、命令下行，以及Service Mesh中使用的Telemetry协议。所有基于语言（JAVA、.NET、Node.js、php、Go等）的探针都需要严格遵守此协议定义。此协议从v6版本开始全部以gRPC服务方式对外提供。
语言探针交互协议。因为分布式追踪，探针间需要借助HTTP Header、MQ Header等应用间通信管道进行交互。此协议定义交互格式。所有基于语言（Java、.NET、Node.js、PHP、Go等）的探针都需要严格遵守此协议定义。此协议从v2开始执行与v1不同的编码方法，加入了强制Base64的要求。将从SkyWalking 8开始执行的全新v3协议，简化了编码，提供了更多特性，比如透传业务信息、探针交互能力等。
Service Mesh协议。此协议是SkyWalking针对Service Mesh抽象的专有协议，任何Mesh类的服务都可以通过此协议直接上行Telemetry数据，用于计算服务Metrics和拓扑图。
第三方协议。针对大型的第三方开源项目，尤其是Service Mesh核心平台Istio和Envoy，提供核心协议适配，支持针对Istio+Envoy的Service Mesh进行无缝监控。

2. 查询协议
查询协议使用GraphQL格式定义的查询协议。多数读者可能更熟悉RESTful格式的查询，但SkyWalking考虑到更好的扩展性、更加灵活的组合查询模式，选择了由Facebook在2012年开源的GraphQL 。GraphQL在开源和商业项目中已经得到了广泛运用。协议格式的预定义和多种查询组合使用提供了UI和第三方系统良好的集成能力。熟悉SkyWalking历史的读者会知道，SkyWalking在6.0.0-GA之后的版本，更换了全新的RocketBot UI作为默认UI，这个过程得益于GraphQL的灵活性，后端协议和实现可以完全不变。社区中已有大量公司基于此协议包装了云平台产品的UI 。
查询协议分为以下6类。

元数据查询：查询在SkyWalking注册的服务、服务实例、Endpoint等元数据信息。
拓扑关系查询：查询全局或者单个服务或Endpoint的拓扑图及依赖关系。
Metrics指标查询：线性指标查询。
聚合指标查询：区间范围均值查询及TopN查询等。
Trace查询：追踪明细查询。
告警查询。

除了上述两大类协议外，部分模块也存在一些模块内协议，如导出的数据格式协议、告警协议、动态配置服务协议等。这些协议与执行模块的默认实现有关，属于SkyWalking默认对外集成协议的范围，考虑到模块化设计，这些协议本身也是可以替换的，这里就不一一描述了。
模块化设计
模块化设计，旨在以开源项目为内核，为更多的企业内部定制服务、商业产品的二次包装及插拔机制提供插拨机制与扩展点。开源项目的一致性升级至关重要，模块化设计，明确接口边界，使得扩展很容易跟上开源版本升级的节奏。对于商业包装和开源产品的迭代发展，这是必不可少的一环。