Performance Co-Pilot简介

Performance Co-Pilot 是一种轻量级性能采集工具框架:

  • 轻量级: 通过搜集性能 Metrics 能够有效分析系统性能

  • 分布式: 可以从不同主机以及不同操作系统搜集 metrics 数据

  • 自包含: 在所有主要Linux发行版都提供，包括 RedHat Linux Fedora debian Ubuntu Linux SUSE Linux Gentoo Linux

  • 可扩展: 提供插件框架(libraries, APIs, agents 和 daemon)可以从不同来源搜集性能数据，包括硬件，内核，服务，应用库以及应用

PCP采用插件框架可以适合中心化分析复杂的环境和系统，用户可以使用C, C++, Perl 和 Python 接口定制和添加性能metrics。

备注

Performance Co-Pilot(WikiPedia) 历史非常悠久，最早(1993年10月)是在SGI(商业Unix)上开发的，1995年发布了SGI IRIX操作系统的附加软件Performance Co-Pilot 1.0。到了2000年，PCP的核心重新在GNU LGPL协议下发布。当前已经成为很多Linux发行版内置提供的软件包。

Red Hat很早就开始在RHEL中提供PCP，并且在RHEL 7 到现在的 RHEL 9的性能优化手册中，都推荐采用PCP来做性能监控和分析。

Performance Co-Pilot 提供面向整体性能的监控，以及需要了解复杂系统的性能、资源利用率和瓶颈分析的需求。能够服务于大型服务器、服务器集群以及多服务器站点，包括数据库、计算、web和文件或视频服务:

  • 集成的工具、用户界面和服务，支持实时和回顾性性能分析

  • 在底层(操作系统内核，DBMS，分层服务或最终用户应用程序)提供各种性能指标域代理(Performance Metrics Domain Agents, PMDAs)，封装了有关自治域的知识，并从中导出性能数据: Performance Metrics Domain Agents (PMDAs) within PCP encapsulate the knowledge about, and export performance information from, autonomous performance domains.

  • 统一命名和访问性能指标: 采用统一的命名性能指标(跨架构?)，构成了性能指标名称空间(Performance Metrics Name Space, PMNs)，提供单一界面来命名和检索所有性能指标值，不论其来源或位置。

  • 动态适应变化: 复杂集群不断变化(故障、升级、变更等等)，PCP分布式特性能够适应受监控系统的花花，客户端会自动重新连接并报告

  • 记录和回放: PCP归档日志，提供监控回放

  • 可扩展性: 能够将新的性能指标集成到PMNS，对于应用开发人员，提供了一个库支持在应用程序中插入跟踪和监控点，可以将结果性能数据自动导出懂啊PCP框架(发行版中提供了源代码示例，以便定制性能或服务性度量可以集成到PCP框架中)

PCP基础概念

备注

PCP基础概念涉及性能指标的很多概念，我看得也是云里雾里；先这样吧…具体请参考原文

  • 性能指标: 在性能指标领域有大量的性能指标，每个指标有自己的结构和语义，PCP为指标提供了统一接口，独立于底层指标数据源

  • 性能指标实例: 瞬间态性能指标对于同一个指标的重复请求会返回不同数值

  • 当前指标上下文(context)

  • 性能metrics的来源和作用域: 每个域都有一个关联的访问方法

    • 操作系统内核: 子系统数据结构(每个进程的资源消耗，网络、磁盘或内存的资源消耗)

    • 分层软件服务: web服务哦和电子邮件服务端 活动日志

    • 应用程序: 对运行的应用程序定期探测，应用的响应实践、每分钟计算旅和吞吐量

  • 性能指标(performance metrics)是抽象的数据类型，但是性能指标会随着软件和硬件的组合变化以及时间而变化

  • 性能指标域(performance metrics domins)需要有唯一的性能标识符(Performance Metric Identifier, PMID)，相同的标识符可以用于所有主机上的性能指示

  • 分布式采集: PCP的性能指标采集是分布式架构, PMDA在采集性能数据的系统上运行，而PMCD进程负责将这些工具连接起来:

../../_images/pcp_remote-collector.svg

PCP远程采集示意图

运行 monitoring 工具的主机不需要任何采集工具，包括 pmcd 也不需要安装，这是因为所有的metrics的请求都是发送给采集主机的 pmcd 。这些请求再被转发给 pmda ，也就是实际负责metric描述，帮助文本，以及metrics值:

  • 在监控客户端和 pmcd 进程之间的连接是通过 libpcp 管理的，运行层低于 PMAPI

  • pmda 和 pmcd 之间的连接则有 pmda routines管理

  • 在一个主机上可以运行多个监控客户端和多个 pmda ，但是通常只有一个 pmcd 进程

  • Performance Metrics Name Space(性能指标命名空间):

    • PMNS树类似DNS结构的倒立树状结构

    • PMNS树的每个节点都分配一个标签，标签必须以字母字符开头，后面跟0个或多个字母数字字符或下划线；树的根节点则有一个特殊标签 root

../../_images/pmns-small.svg

PMNS树状结构(类似DNS)

在上述案例中， performance metrics 案例:

kernel.percpu.syscall
network.tcp.rcvpack
hw.router.recv.total_util

  • Performance Metrics描述:

    • 单值 性能指标(Single-Valued Performance Metrics): 一些性能指标对于一个主机只有一个值，例如可用内存，上下文切换总数等

    • 集合-值 性能指标(Set-Valued Performance Metrics): 在性能度量域有一组值或实例，例如主机有很多个磁盘，主机中运行了很多进程，主机中CPU有很多个core。性能指标 disk.dev.total 对每个磁盘轴的I/O操作进行计数，并且关联的实例域包含每个磁盘轴的一个成员。

  • 采集器(Collector)和监控(Monitor)角色(每个启用PCP的主机可以作为Collector或Monitor，或者同时两者):

    • 采集器(Collector): 运行 pmcd 和 pmda 来采集性能指标的主机

    • 监控(Monitor): 负责导入性能指标(metrics)的主机

  • 性能指标(Performance Metrics)的回放源(Retrospective Source):

    • PMAPI 支持以PCP归档日志的历史源传输性能指标，也就是监控性能指标回放:

../../_images/retrospective-architecture.svg

Performance Metrics回放

  • PCP扩展性:

    • Performance Analyst可以使用PCP基础设施来部署性能监控工具和服务

    • 可以自定义开发PMDA来实现新的性能指标

    • libpcp_pmda 和 libpcp_mmv 可以从本地应用程序导出性能指标

    • 可以在网络中分布部署性能采集器，而服务器端集中处理

PCP组件

Performance Monitor和可视化

  • pcp-atop

  • pmchart

  • pcp-collectl

  • pmrep

  • pmevent

  • pmie

  • pmieconf

  • pminfo

  • pmlogsummary

  • pmprobe

  • pmstat

  • pmval

采集、传输和归档 性能信息

  • mkaf

  • pmafm

  • pmcd

  • pmcd_wait

  • pmdaapache Apache 性能数据采集

  • pmdacisco Cisco路由器性嫩数据采集

  • pmdaelasticseach

  • pmdagfs2

  • pmdagluster Gluster Atlas 性能数据采集

  • pmdainfiniband

  • pmdakvm KVM Atlas 架构虚拟机性能采集

  • pmdalustrecomm

  • pmdamailq

  • pmdamemcache memcached 性能数据采集

  • pmdammv Java Parfait框架的性能数据采集

  • pmdamysql MySQL Atlas 数据库性能数据采集

  • pmdanamed DNS服务器 named 性能采集

  • pmdanginx Nginx 性能采集

  • pmdapostfix Postfix邮件服务器性能采集

  • pmdapostgres PostgreSQL Atlas 数据库性能采集

  • pmdaproc 运行进程的性能采集

  • pmdarsyslog

  • pmdasamba Samba性能采集

  • pmdasendmail

  • pmdashping

  • pmdasnmp

  • pmdasummary

  • pmdasystemd Systemd进程管理器 和 journald 服务的性能采集

  • pmdatrace 使用 pcp_trace 库的应用程序进程性能采集

  • pmdavmware VMWare虚拟机性能采集

  • pmdaweblog

  • pmdaxfs XFS文件系统 性能采集

  • pmdumplog pmlogger 归档PCP日志的性能

  • pmlc

  • pmlogcheck

  • pmlogconf

  • pmlogextract

  • pmlogger

  • pmproxy 提供REST API

  • pmtrace

运行和基础设施支持

应用程序和Agent开发

参考