Java 调用 Gopher API：实现无缝操作

eBPF 技术的兴起与挑战

随着 eBPF 技术的兴起，其在内核中非侵入式的监控能力在网络运维中已成为一个重要工具。eBPF 提供了在内核中执行沙箱程序的能力，通过其强大的注入代码机制，可以安全地访问系统状态。然而，尽管 eBPF 在网络协议的四层监控中表现卓越，但在应用层（七层）监控中仍存在不足。特别是在处理复杂的应用协议，如 Java 应用中的加密访问和复杂 RPC 协议时，eBPF 的能力显得力不从心。

eBPF技术架构

为了解决这些问题，业界通常采用 eBPF 与 uprobe 的结合方案，虽然这种方案能捕获应用层的数据，但在实现复杂度和版本兼容性上有明显局限。特别是在 Java 应用中，缺少有效的解决方案成为瓶颈。

JavaAgent 的优势与应用

在 Java 领域，JavaAgent 提供了有效的字节码增强技术，可以在 Java 程序中动态插入观测点，实现非侵入式监控。与 eBPF 相比，JavaAgent 在七层协议的监控中具有显著优势。通过增强字节码，JavaAgent 能够深入 Java 函数的业务逻辑中，实现细粒度的监控和数据收集。在许多开源项目中，如 Skywalking 和 OpenTelemetry，JavaAgent 技术已被广泛应用，提供了丰富的监控能力。

JavaAgent技术生态

然而，JavaAgent 在处理内核级的网络监控（如四层监控）方面则显得无能为力。因此，在完整的应用流监控中，如何将 JavaAgent 和 eBPF 技术结合以实现全面监控成为关键。

gala-gopher：AI 驱动的系统诊断工具

gala-gopher 的架构与功能

gala-gopher 是一个基于 AI 的操作系统诊断工具，采用 eBPF 和 JavaAgent 技术，实现对系统亚健康状态的快速诊断。其架构包括 gala-gopher 和 gala-ops 两部分，分别安装在生产节点和管理节点。gala-gopher 负责数据采集，通过探针式架构提供灵活的数据收集能力。

gala技术框架

通过 eBPF 和 JavaAgent 的结合，gala-gopher 能够在不影响系统性能的情况下，提供多层次的监控数据，从而避免数据孤岛的形成。其插件化的设计使得用户可以根据需要自定义探针，满足不同的监控需求。

gala-gopher 探针扩展机制

gala-gopher 的探针扩展机制允许用户轻松增加或移除探针。扩展探针可通过定义 meta 文件与探针框架进行数据交换，并通过 PIPE 将数据传输给框架进程。用户可以通过动态配置 API 自定义探针的监控范围和采集行为。

Sermant：无代理的服务网格技术

Sermant 的架构与功能

Sermant 是一种基于 Java 字节码增强的服务网格技术，通过 JavaAgent 为 Java 应用程序提供增强的服务治理功能。其架构包括框架核心层和插件服务层，核心层简化了插件开发，而插件服务层则为宿主应用提供实际的治理服务。

Sermant架构

Sermant 的动态插件机制

Sermant 支持通过 agentmain 模式在 Java 应用启动后动态加载插件，这使得用户可以在应用运行时灵活地安装或卸载插件。通过这种机制，Sermant 可以及时响应应用需求变化，提供灵活的服务治理能力。

Sermant 和 gala-gopher 的联合监控方案

联合方案的设计与实现

通过将 Sermant 作为 gala-gopher 的扩展探针，联合方案实现了对 Java 应用和网络层的全面监控。Sermant 通过 JavaAgent 收集应用层数据，而 gala-gopher 则负责网络层的数据采集和处理。

gala-gopher和Sermant联合方案的技术架构

通过这种方式，联合方案在保证监控数据完整性的同时，实现了对不同层次问题的快速定位。

使用案例：监控 Dubbo 协议的性能指标

案例部署与操作指南

在此案例中，我们通过在 Kubernetes 上部署 Dubbo 客户端和服务端，结合 gala-gopher 和 Sermant 的监控能力，实现对 Dubbo 协议调用性能指标的监控。具体步骤包括构建 Docker 镜像、配置 Prometheus 和 Grafana 以进行数据展示。

实验案例部署视图

验证与实验效果

通过实验，我们成功展示了 Dubbo 客户端和服务端的时延、吞吐量和错误率等性能指标。在 Grafana 界面上，用户可以直观地观察到这些指标的变化，从而提高运维效率。

Dubbo客户端/服务端请求/响应吞吐量、错误率变化曲线

实验总结与未来展望

通过结合 JavaAgent 和 eBPF 技术，Sermant 和 gala-gopher 实现了对应用层和网络层的全面监控。该方案不仅提高了监控的精度和深度，也为未来的应用监控提供了新的思路。在未来，我们将继续探索更多场景下的应用，以进一步提升监控方案的能力。

FAQ

问：JavaAgent 如何实现非侵入式监控？
- 答：JavaAgent 通过字节码增强技术，可以在不改变应用源代码的情况下，动态插入监控代码，实现非侵入式监控。
问：eBPF 在应用层监控中有哪些不足？
- 答：由于 eBPF 在内核层运行，其在处理复杂应用协议时，可能无法解码和还原应用层数据，导致监控精度下降。
问：如何在 Kubernetes 中部署 gala-gopher 和 Sermant？
- 答：可以通过构建 Docker 镜像，将 gala-gopher 和 Sermant 集成到容器中，并在 Kubernetes 节点上运行，实现自动化的监控部署。
问：Sermant 的动态插件机制如何工作？
- 答：Sermant 通过 Java 的 agentmain 模式，在应用运行时动态加载和卸载插件，提供灵活的服务治理功能。
问：如何评估联合方案的监控效果？
- 答：可以通过 Prometheus 和 Grafana 等工具，实时展示应用和网络层指标的变化，从而评估监控效果的准确性和及时性。