程序通訊過程監控研究

鄭海能，葉阿真（.福富軟件，福建福州，35005；.福建信息職業技術學院，福建福州，35005)

程序通訊過程監控研究

鄭海能1，葉阿真2
（1.福富軟件，福建福州，350025；2.福建信息職業技術學院，福建福州，350025)

應用程序的通訊過程，由于其處于數據交換的過程中，一旦故障或性能不足，影響范圍巨大，所有的應用通訊就會出現問題。因此對程序的通訊過程的實時監控就尤為重要。如何確定監控指標和指標的高效展示也十分重要。本文簡單探討程序的通訊過程的監控指標。

通訊過程；實時監控；吞吐量監控；鏈路監控

0 引言

大部分的應用系統，都需要和其他的系統實現數據互相交換，接口互相調用的過程?；蛘咛峁祿峁┓?，或者使用對方的數據或服務。而最基礎的交互過程，就是應用的通訊過程。過程的穩定性和可靠性，是平臺穩定可靠的基礎。

特別是大數據技術出現后，大量的數據同時涌向一個平臺，一個應用程序是在正常不過的事情。因此，如何梳理和有效建立平臺或應用程序的通訊指標，尤為重要。

許多通訊程序需要對某些特定的指標進行監控，根據這些指標大致分析通訊程序或服務端性能效率問題或其他網絡，負載等問題。比如，每秒的業務交易請求數量。業務交易請求是一個平臺所有的終端用戶在平臺上所有動作組成的活動視圖，可以直觀的反應用戶的活動；服務器響應錯誤率 ，這個指標是服務器已經多長時間無法接收或者無法處理有效的用戶活動請求；請求響應總時長，該指標是服務器或通訊程序處理用戶端的交易請求的時長總和。

對通訊過程指標，可以分為以下幾大類。

業務規模指標：這類指標一般是靜態的業務加載情況，根據業務加載的配置數據，可以進行有效的統計分析。

性能指標：這類指標指平臺所承載的業務的交易量tps數據，即每秒所可能發生的交易請求數。

基本活動指標：指整個交易過程中，從連接建立，到通訊，到交易數據處理的過程指標，這類指標一般是通過日志進行后續的分析與匯總。

錯誤指標：錯誤指標指的是，業務交易過程中，連接失敗，通訊處理失敗，交易處理失敗的內容。

我們將分析在每個類別中最重要的指標，本文也介紹了如何使用直觀的方式來展示，查看監控所描述的指標。

圖1 基本活躍指標

1 指標研究

1.1 基本活躍指標

上圖顯示了客戶發起請求是，客戶端想服務端發起連接，服務端處理連接請求以及數據接收處理的過程，下文說明如何在此過程中收集基本活動指標。

Accepts接受連接、Handled連接已處理(如建立通道，拒絕連接等)、Requests交易請求數這些是作為計數器存在的，當連接，處理，交易接收等觸發時，計數器進行累加。Active活躍狀態、Waiting等待狀態、Reading讀狀態、Writing寫狀態，是狀態類型的變量，這些變量會隨著請求量的變化而增減。

當通訊程序的服務端進程接收到某個客戶端的連接請求時，Accepts接受連接計數器加1，Accepts值表明了當前通訊程序接收到的連接請求數量；而Handled是當前通訊程序服務端實際接收到請求，得到服務端響應的數量，該變量只有在連接真正建立成功時，才進行加1。在服務端資源充足，處理正常的時候這兩個變量的值是相等的。如果由于服務器或進程資源的限制，比如已經達到服務端最大的連接數限制，此時handled<=Accepts。當Accepts–handled的差異越大，表明服務端越無法滿足用戶的請求了。

一旦服務端程序處理某個連接成功時，狀態機會轉義到活躍Active狀態，之后，通訊程序分配其他的進程來處理客戶端的請求?；钴S狀態的內部，又可以分為等待，讀數據，寫數據等若干狀態。

當請求處理完成后狀態機完成寫數據的狀態后，Accepts接受連接計數器，Handled連接已處理計數器各減1，回到上一次的狀態。

1.2 失敗連接數指標

失敗的連接數等于接受和處理之間的差異。當Accepts-Handled=0時，表明服務端運行正常。如果單位時間內，失敗連接速率開始增加并且持續上升，則表明，服務端無法完全響應客戶端處理請求了，應該檢查資源是否飽和。

1.3 每秒的請求數指標

以定期間隔抽樣請求數據可提供每單位時間（通常是分鐘或秒）接收的請求數量的數據。監視此指標以查看服務端的流量峰值（無論是合法還是惡意），還是突然下降（通常表明存在問題）。每秒請求數量的急劇變化可以告警環境中的問題，即使它不能準確地告訴您問題出在哪里。

1.4 請求處理時間指標

請求處理時間指標記錄了網關平臺處理每個請求的時間，從讀到客戶端的第一個請求字節到完成請求。

平臺需要記錄的四個時間點。

a)收到請求的時間

b)發送請求的時間

c)收到應答的時間

d)發送應答的時間

其中平臺的處理時長=（收到請求的時間-發送請求的時間）+(收到應答的時間-發送應答的時間 )

1.5 鏈路健康指標

展示服務端協議的鏈路業務運行情況(類似消息隊列)，展示當前鏈路總共多少連接（線程）、多少連接（線程）在用、剩余多少連接（線程）待用；每個連接（線程）多少隊列，用了多少，剩余多少待用。

2 指標展示

2.1 展示活躍指標

服務端需要直觀的展示各個活躍度指標?？梢酝ㄟ^web頁面或者其他方式展示，以用于分析、可視化、或提醒。這些指標至少需要指標名稱，指標狀態，與上個周期的變化百分比，正異常差異絕對值等。

2.2 錯誤指標

錯誤指標告訴你服務器是否經常返回錯誤而不是正常工作。客戶端錯誤返回4XX狀態碼，服務端錯誤返回5XX狀態碼。

名稱描述指標類型可用于4xx 代碼客戶端錯誤計數工作：錯誤日志5xx 代碼服務器端錯誤計數工作：錯誤日志

2.3 服務端錯誤率指標

服務端數據處理的錯誤率，極大的影響了用戶的使用感受，因此需要特別關注。服務端錯誤率等于單位時間內某個類型的錯誤碼總數除以狀態碼的總數的百分比。如上表4xx錯誤率= count(4xx錯誤)/count(4xx錯誤)+count(5xx錯誤)。

當錯誤率指標持續攀升時，需要立即檢查服務端的應用。因為此時，用戶已經無法完成正常的業務處理了。

2.4 性能指標

名稱描述指標類型可用于request time（請求處理時間）處理每個請求的時間，單位為毫秒工作：性能日志

3 總結

在這篇文章中，我們分析了整個客戶端和服務端通訊的過程，談到了一些活動指標，錯誤指標，性能指標的收集方式，展示方式。你可以使用這些指標來監控你的應用。使用這些全部指標，可以讓你很好的了解你的服務設施的健康和活躍程度。

a) 已丟棄的連接

b) 每秒請求數

c) 服務器錯誤率

d) 請求處理數據

當然，監控哪一項指標將取決于你想關注的點，和你集成的監控界面。

[1] K Young.如何監控 NGINX（第一篇） https://linux.cn/ article-5970-1.html 2015-8-17.

[2]王永銘. 過程監控信息集成中的若干關鍵新技術研究[D].浙江大學,2003.

[3]毛戰華. 嵌入式網絡攝像機的網絡通訊研究與實現[D].天津大學,2005.

[4]CUI Jingsong,LIAO Kun,TIAN Changyou,PENG Rong,WU Xun. A Less Resource-Consumed Security Architecture on Cloud Platform[J]. Wuhan University Journal of Natural Sciences,2016,(05):407-414.

Research on Program Communication ProcedureMonitoring

Zheng Haineng1，Ye Azhen2
(1.Fu Fu software, Fuzhou Fujian, 350025;2.Fujian Polytechnic of Information Technology, Fujian Fuzhou, 350025)

the application of the communication process, because it is in the data exchange procedure, once the failure or lack of performance, the scope of the impact of a wide range of applications will be a problem. Therefore, the real-time monitoring of the communication process is particularly important. It is also important to determine the efficient display of monitoring indicators and indicators This paper simply discusses the monitoring index of the communication process

communication process; real-time monitoring; throughput monitoring; link monitoring