一文搞懂指标采集利器 Telegraf

作者｜ 姜闻名
来源｜尔达 Erda 公众号
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导读：为了让大家更好的了解 MSP 中 APM 系统的设计实现，我们决定编写一个《详聊微服务观测》系列文章，深入 APM 系统的产品、架构设计和基础技术。本文为该系列文章的第三篇，将主要对 Telegraf 数据处理链路的实现原理以及插件实现方式进行介绍。

《详聊微服务观测》系列文章：

• 《从监控到可观测性，我们最终要走向哪里？》
• 《上手后才知道，这套仪表盘系统用起来是真的爽！》
• 《一文搞懂指标采集利器 Telegraf》（本文）

Telegraf 是 InfluxData 公司开源的一款十分流行的指标采集软件，在 GiHub 已有上万 Star。其借助社区的力量，拥有了多达 200 余种采集插件以及 40 余种导出插件，几乎覆盖了所有的监控项，例如机器监控、服务监控甚至是硬件监控。
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架构设计

Pipeline 并发编程

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在 Go 中，Pipeline 并发编程模式是一种常用的并发编程模式。简单来说，其整体上是由一系列阶段（stage），每个 stage 由一组运行着相同函数的 goroutine 组成，且各个 stage 之间由 channel 相互连接。

在每个阶段中，goroutine 负责以下事宜：
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1. 通过入口 channel，接收上游 stage 产生的数据。
2. 处理数据，例如格式转换、数据过滤聚合等。
3. 通过出口 channel，发送处理后的数据到下游 stage。

其中，每个 stage 都同时拥有一个或多个出口、入口 channel，除了第一个和最后一个 stage，其分别只有出口 channel 和入口 channel。
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Telegraf 中的实现

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Telegraf 采用了这种编程模式，其主要有 4 个 stage，分别为 Inputs、Processors、Aggregators 和 Outputs。
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• Inputs：负责采集原始监控指标，包括主动采集和被动采集。
• Processors：负责处理 Inputs 收集的数据，包括去重、重命名、格式转换等。
• Aggregators：负责聚合 Processors 处理后的数据，并对聚合后的数据计算。
• Outputs：负责接收处理 Processors 或 Aggregators 输出的数据，并导出到其他媒介，例如文件、数据库等。

且它们彼此之间也是由 channel 相互链接的，其架构图如下所示：

可以看到，其整体上采用的就是 pipeline 并发编程模式，我们简单介绍下它的运作机制：
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• 第一个 stage 为 Inputs，每个 input 生成一个 goroutine，各自采集数据并扇入（fan-in）到 channel 中。
• 第二个 stage 为 Processors，每个 processor 生成一个 goroutine，并按顺序彼此用 channel 连接。
• 第三个 stage 为 Aggregators，每个 aggregator 生成一个 goroutine，并消费 Processors 产生的数据，并扇出（fan-out）到各个 aggregator。
• 最后一个 stage 为 Outputs，每个 output 生成一个 goroutine，并消费由 Processors 或 Aggregators 产生的数据，并扇出到各个 output。

扇入（fan-in）：多个函数输出数据到一个 channel，并由某个函数读取该 channel 直到其被关闭。
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扇出（fan-out）：多个函数读取同一个 channel 直到其被关闭。

插件设计

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Telegraf 拥有如此众多的 input、output 以及 processor 插件，那么它是如何高效地管理这些插件呢？并且又是如何设计插件体系以应对不断激增的扩展需求呢？别急，请容我细说。
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其实，这里的插件并非通常意义上的插件（即在运行时动态加载与绑定动态链接库），而是一种基于工厂模式的变体，首先我们来看下 Telegraf 的插件目录结构:

plugins
├── aggregators
│   ├── all
│   ├── basicstats
│   ├── registry.go
...
├── inputs
│   ├── all
│   ├── cpu
│   ├── registry.go
...
├── outputs
│   ├── all
│   ├── amqp
│   ├── registry.go
...
├── processors
│   ├── all
│   ├── clone
│   ├── registry.go
...

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由上可以看到，目录结构是有规律的（以下我们均以 Inputs 的插件为例，其他模块实现类似）。
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• plugins/inputs：为各个 input 插件的包目录。
• plugins/inputs/all：通过 import 的方式引入插件模块包（主要是为了避免循环引用）。
• plugins/inputs/registry.go：存放注册表以及相关函数。

接口声明

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Telegraf 通过 interface 来声明如下 Input 接口，表示 Input：

接口实现

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在 plugins/inputs/ 目录中创建插件，例如 cpu，实现 Input 接口：

注册插件

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最后，我们只需要往全局注册表中注册插件的工厂函数即可：

如此，众多插件就被有条不紊的管理起来了。同时，扩展插件也很方便，只需实现 Input 接口并注册工厂函数即可。
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Erda 中的应用

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在 Erda 中，我们使用 Telegraf 作为 Erda 平台的指标采集服务，以守护进程的方式部署在每台物理机上。现如今，已广泛应用生产，在上千台机器上稳定运行，采集并上报大量指标，以供 SRE 及相关运维人员方便地分析与排查。
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由于一些特殊的需求，我们不得不基于 Telegraf 进行了二次开发，以便更好的适配业务需求。虽然如此，得益于 Telegraf 强大的插件系统，我们往往只需要针对需求新增插件即可。例如，增加 output 插件以上报到我们自己的收集端，增加 intput 插件检查 Erda 自身组件健康度等。
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后续，我们将逐渐抛弃二开部分，拥抱开源，最大化地与 Telegraf 官方开源版本保持一致，以回馈社区。

参考

• 《Go Concurrency Patterns: Pipelines and cancellation》​
• Telegraf 项目地址​
• 《结合项目聊一聊 Go 的工厂模式》​

如果你有任何疑问，欢迎添加小助手微信（Erda202106）加入交流群，参与交流和讨论！

• Erda Github 地址：https://github.com/erda-project/erda
• Erda Cloud 官网：https://www.erda.cloud/