开源PHP监控扩展：witness简介
1.问题的由来 PHP作为流行的服务器端脚本语言，广泛地用于各种服务器前端及应用的开发。虽然PHP作为脚本语言，天然具有良好的入门简单、容错性强、性能较高（在脚本语言中）的特点，但是，由于其多进程的执行模式，和前端Web系统通常采用多机器并行的运行模
1. 问题的由来
PHP作为流行的服务器端脚本语言，广泛地用于各种服务器前端及应用的开发。虽然PHP作为脚本语言，天然具有良好的入门简单、容错性强、性能较高（在脚本语言中）的特点，但是，由于其多进程的执行模式，和前端Web系统通常采用多机器并行的运行模式，导致在线上出现的某些和特定用户相关的问题时，很难收集全面的信息。
- 多进程+多机器+用户请求随机分发，导致不知道某个用户的请求会在哪台机器的哪个进程执行；
- 如果在所有机器和进程都加入调试语句，会导致大量的无关日志输出，或可能影响无关的用户；
- 由于同一用户的两个请求是被随机分散的，导致难以获取具体某个用户出错时的点击流；
- 在大型系统中，由于组件多，关联复杂，不容易直接定位问题源头出自哪个模块以增加输出信息；
- 通过输出日志等方式，往往需要多次尝试后才能逐步逼近问题的源头，对提高查错速度不利；
- 这种即时在线上增加调试或者写日志的代码，可能引入意外的bug，带来额外风险。
另外，作为一种轻便的快速开发脚本，加上现在流行的敏捷等快速开发模式，不管它们吹嘘得如何天花乱坠，对于测试的完备性、代码的健壮性，其实质效果是大大降低的。所以，在上线后发现问题再快速打补丁或者快速迭代，是业内一种常见的模式。而在这个环节中，快速定位问题是打补丁或者后续迭代的前提。
于是，针对这种情况，我们开发了witness系统（witness－－证人，它的证词可以帮助我们还原“犯罪”现场）。该系统能让我们在处理上述问题时，更简便，更有效率，更全面的得到所有相关数据，从而加快分析问题和处理问题的过程。
witness系统的主要特点如下：
- 非嵌入式监控，无需修改运行的PHP代码
- 可以通过cookie监控特定的请求
- 轻量级，灵活度高
- 高性能
项目已开源：https://github.com/ucweb/witness
2. 系统架构
PHP分析调试系统主要分为三部分：witness扩展、数据传输，数据展示。
总体架构如下图：
2.1. witness扩展
witness扩展主要的功能是嵌入PHP引擎底层，监控和收集一切可用的信息，并通过数据传输系统，反馈到后端，以便于分析处理这些数据。
witness扩展目前可以有两种监控模式，如下表：
|
方式 |
功能 |
备注 |
|
trace |
记录从开始到结束期间，所有函数调用的次序，以及这些调用参数、返回值等。同时也会记录当前一些关键的环境参数和请求参数。 |
适用于监控整个逻辑处理流程 |
|
dump |
记录当前的调用栈的静态信息，包括每层函数执行的当前行号、每层调用的参数、局部变量，全局变量、静态变量等 |
适用于监控当前某个点的整体状态 |
简单的对这两种模式做个对比：trace模式就好比拍视频，dump模式就相当于拍照片－－视频能展现连续变化，而照片则会保留更多细节，清晰度也更高。
2.2. 数据传输
主要功能有三点：
- 收集本地各进程的witness扩展传出的信息，并整理成独立的数据文件；
- 收集位于各台机器上的数据文件，汇总到MQ中；
- 从MQ上获取相关的数据导入到后端的展示系统中。
2.3. 数据展示
由于witness后端的数据采用SQLite存储文件，所以它并不适合直接阅读和分析（可以通过SQLite的cli接口可以直接阅读这些db文件，但是很不直观）。因此，一般情况下都建议使用脚本，将其中信息提取加工后，进行可视化展示。
目前我们附带有基于本地源代码展开的示例脚本，位于：
| scripts/genhtml.php |
如果现有项目有自己的控制平台，可以根据实际情况，将其根据实际情况和需求，做具体的适配。
3. 使用witness
3.1. 系统依赖
以下是witness扩展的一些依赖和限制，包括目前已经测试通过并上线运行的配置：
|
项目 |
依赖 |
已测试 |
|
操作系统 |
仅支持linux兼容系统，不支持Windows系统 |
RHEL 5.4 |
|
内核 |
2.6或以上 |
2.6.18-164.el5 |
|
位宽 |
x86/x86_64/amd64 一般而言不推荐x86，因为可能会遇到内存瓶颈 |
x86_64 |
|
gcc |
gcc 4.1.2或以上 |
gcc version 4.1.2 20080704 Red Hat 4.1.2-48 |
|
PHP |
5.3.X或以上（参见注意事项） |
5.3.4/5.3.8 |
|
SQLite |
3.3.6或以上 |
SQLite version 3.3.6 |
注意：目前，我们并未在PHP的5.4.X或5.5.X版本上测试过witness扩展。因为witness扩展直接从Zend引擎获取信息，因此，当PHP内核出现较大的优化和修改时（一般表现为大版本的升级），无法确保兼容性。
如有需要在5.4.X或5.5.X版本上使用witness扩展的朋友，请确保经过测试并且一切正常。如果可能的话，无论是否测试通过，都欢迎向我们反馈信息，我们都将第一时间跟进，并及时更新兼容版本情况。
3.2. 安装
witness扩展以基本的PHP扩展安装方式进行：
| $ cd witness/witness && phpize && ./configure && make clean && make && make install |
安装完成后，需要修改php.ini：
| $ echo "extension=witness.so" >> php.ini |
最后，用以下命令检查安装是否成功：
|
$ php -m | grep witness witness |
3.3. 配置witness扩展
witness扩展提供了多项配置以控制其行为，在php.ini中增加或修改以下的项：
|
[witness]
; 最大监控的调用栈深度，如果超出此深度，会停止监控行为（并报错）
; 是否记录内置函数的行为（包括PHP的require/include等和各种扩展提供的函数等）
; 自动启动监控的cookie项
; 结果上传的URL
; 临时文件夹路径
; 如果开启了上传操作，并且上传失败，是否保留记录数据在临时文件夹
; 是否开启dump功能
; 是否开启assert功能 |
以上各项中红色部分为其默认值，如果不提供该项，则会以该值处理。
3.4. 使用trace模式监控
3.4.1. cookie格式
如上一节所述：
|
; 自动启动监控的cookie项 ; 如果在某个请求的cookie中找到此项所配置的名字，则会自动启动监控 ; 而该项对应的值中按照格式解析出的token会作为这次请求的标识（具体见后文） ; 如果此项留空，则不启用自动监控功能 witness.auto_start_token = "" |
例如当前的auto_start_token配置信息如下：
| witness.auto_start_token = "my_token" |
则如果某HTTP请求携带了以下的cookie，会自动启动监控：
| my_token=10:my_project |
其中的字段及内容如下：
|
内容 |
功能 |
备注 |
|
my_token |
即为auto_start_token的值。 |
|
|
10 |
ttl，每一次成功启动监控，会把此ttl值减一后设置给浏览器，当ttl为0时会删除此整条cookie。 |
可以通过ttl，控制对每个用户的监控次数 |
|
my_project |
自定义的token名 |
3.4.2. 启动方式
witness扩展启动trace模式监控的方法有两种：
- 根据请求中检查是否带有特定的cookie信息，如是，则启动监控
- 调用witness_start接口手动启动监控
witness扩展结束监控的方式也有两种：
- 在一次请求处理结束后会自动停止监控
- 调用witness_stop接口手动停止监控
trace模式监控手动接口信息如下：
|
接口 |
功能 |
参数/返回值 |
作用 |
|
witness_set_token |
设置默认的token |
token |
新的token默认值，在有需要token而又没提供token的时候以此值覆盖。 如果之前已设有默认值，则以此值覆盖。 |
|
witness_start |
手动启动监控 |
token（可选） |
此次dump的token 如不提供，则使用set_token设置的默认值 |
|
true/false |
返回值。如果成功启动，则为true。如果之前已经启动，则无操作，返回成功。 |
||
|
witness_stop |
手动停止监控 |
true/false |
返回值。如果当前并无启动监控，则无操作，返回失败。 |
无论以何种方式，在witness扩展启动监控时，都会带有一个token标识。这个token标识会带入展示系统中，作为区分不同的监控项目的标志。
在系统运行时，除非监控被启动，否则witness扩展都不会进行任何操作，也不会对运行造成任何影响。当监控启动后，witness扩展在后台记录所有的运行状态和信息，不会对前台代码造成任何影响－－包括性能和运行速度，实际测试中，开启监控的请求，其运行性能下降不到5%。
3.5. 使用dump操作
如果我们希望使用witness来记录程序执行中某个时刻的所有信息及状态，可以使用dump操作。Dump操作无法自动启动，必须在代码中手动调用witness_dump或者witness_assert接口来启动。
其中：
|
接口 |
功能 |
参数/返回值 |
作用 |
|
witness_dump |
无条件启动dump操作 |
token（可选） |
此次dump的token 如不提供，则使用set_token设置的默认值 |
|
true/false |
返回值。如果成功dump，则true |
||
|
witness_assert |
有条件启动dump操作 |
expression |
布尔值的条件表达式。 如果表达式为false，则启动dump操作 |
|
token（可选） |
此次dump的token 如不提供，则使用set_token设置的默认值 |
||
|
true/false |
返回值。为传入的expression的值。 |
witness_dump和witness_assert都在配置中提供了单独的开关，当开关关闭（false）时，调用对应的接口不会启动dump操作，也不会报错－－witness_assert会按正常方式返回expression的值。这有助于在开发、测试、线上使用同一份代码的前提下，区别线上运行环境和本地测试环境，并减少（删代码或屏蔽代码）带来不必要的麻烦－－推荐线上关闭这两个开关，测试环境打开。
dump操作不会对请求的执行产生持续性的性能损耗，仅会在每次启动时产生极轻微的性能干扰（消耗时间小于1ms）。但是，如果同时出现大量的dump操作，可能会导致操作系统的CPU和内存出现资源紧张，故同样不宜滥用。
3.6. 本地展示
项目内带有本地展示脚本，可以把生成的数据文件通过代码，直观的转换为嵌入源码的页面，方便调试。
3.6.1. 生成页面
通过本地展示脚本生成页面的方式如下：
|
$ php genhtml.php Usage: php genhtml [记录文件全路径] [生成的html路径] |
生成的html文件的结构大致如下：
|
$ tree -L 1 . |– glass.png |– index.html //首页 |– src //代码页面 |– var //变量页面 `– witness.css |
注意，运行该脚本的机器中，源码路径及结构必须和收集该信息的机器一致（绝对路径）。
3.6.2. 示例
以下URL就是example目录下的展示脚本转换出来的结果：http://ucweb.github.io/witness_report/
原文地址：开源PHP监控扩展：witness简介, 感谢原作者分享。