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前端監(jiān)控包括行為監(jiān)控、 異常監(jiān)控 、性能監(jiān)控等，本文主要討論異常監(jiān)控。對(duì)于前端而言，和后端處于同一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，前端有自己的監(jiān)控方案，后端也有自己等監(jiān)控方案，但兩者并不分離，因?yàn)橐粋€(gè)用戶在操作應(yīng)用過程中如果出現(xiàn)異常，有可能是前端引起，也有可能是后端引起，需要有一個(gè)機(jī)制，將前后端串聯(lián)起來，使監(jiān)控本身統(tǒng)一于監(jiān)控系統(tǒng)。因此，即使只討論前端異常監(jiān)控，其實(shí)也不能嚴(yán)格區(qū)分前后端界限，而要根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在最終的報(bào)表中體現(xiàn)出監(jiān)控對(duì)開發(fā)和業(yè)務(wù)的幫助。
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一般而言，一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，大致可以分為四個(gè)階段：日志采集、日志存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)與分析、報(bào)告和警告。
采集階段：收集異常日志，先在本地做一定的處理，采取一定的方案上報(bào)到服務(wù)器。
存儲(chǔ)階段：后端接收前端上報(bào)的異常日志，經(jīng)過一定處理，按照一定的存儲(chǔ)方案存儲(chǔ)。
分析階段：分為機(jī)器自動(dòng)分析和人工分析。機(jī)器自動(dòng)分析，通過預(yù)設(shè)的條件和算法，對(duì)存儲(chǔ)的日志信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和篩選，發(fā)現(xiàn)問題，觸發(fā)報(bào)警。人工分析，通過提供一個(gè)可視化的數(shù)據(jù)面板，讓系統(tǒng)用戶可以看到具體的日志數(shù)據(jù)，根據(jù)信息，發(fā)現(xiàn)異常問題根源。
報(bào)警階段：分為告警和預(yù)警。告警按照一定的級(jí)別自動(dòng)報(bào)警，通過設(shè)定的渠道，按照一定的觸發(fā)規(guī)則進(jìn)行。預(yù)警則在異常發(fā)生前，提前預(yù)判，給出警告。
1 前端異常
前端異常是指在用戶使用Web應(yīng)用時(shí)無(wú)法快速得到符合預(yù)期結(jié)果的情況，不同的異常帶來的后果程度不同，輕則引起用戶使用不悅，重則導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)法使用，使用戶喪失對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)可。
1.1 前端異常分類
根據(jù)異常代碼的后果的程度，對(duì)前端異常的表現(xiàn)分為如下幾類
a. 出錯(cuò)
界面呈現(xiàn)的內(nèi)容與用戶預(yù)期的內(nèi)容不符，例如點(diǎn)擊進(jìn)入非目標(biāo)界面，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，出現(xiàn)的錯(cuò)誤提示不可理解，界面錯(cuò)位，提交后跳轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤界面等情況。這類異常出現(xiàn)時(shí)，雖然產(chǎn)品本身功能還能正常使用，但用戶無(wú)法達(dá)成自己目標(biāo)。
b. 呆滯
界面出現(xiàn)操作后沒有反應(yīng)的現(xiàn)象，例如點(diǎn)擊按鈕無(wú)法提交，提示成功后無(wú)法繼續(xù)操作。這類異常出現(xiàn)時(shí)，產(chǎn)品已經(jīng)存在界面級(jí)局部不可用現(xiàn)象。
c. 損壞
界面出現(xiàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)操作目的的現(xiàn)象，例如點(diǎn)擊無(wú)法進(jìn)入目標(biāo)界面，點(diǎn)擊無(wú)法查看詳情內(nèi)容等。這類異常出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)用部分功能無(wú)法被正常使用。
d. 假死
界面出現(xiàn)卡頓，無(wú)法對(duì)任何功能進(jìn)行使用的現(xiàn)象。例如用戶無(wú)法登陸導(dǎo)致無(wú)法使用應(yīng)用內(nèi)功能，由于某個(gè)遮罩層阻擋且不可關(guān)閉導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行任何后續(xù)操作。這類異常出現(xiàn)時(shí)，用戶很可能殺死應(yīng)用。
e. 崩潰
應(yīng)用出現(xiàn)經(jīng)常性自動(dòng)退出或無(wú)法操作的現(xiàn)象。例如間歇性crash，網(wǎng)頁(yè)無(wú)法正常加載或加載后無(wú)法進(jìn)行任何操作。這類異常持續(xù)出現(xiàn)，將直接導(dǎo)致用戶流失，影響產(chǎn)品生命力。
1.2 異常錯(cuò)誤原因分類
前端產(chǎn)生異常的原因主要分5類：
| 原因 | 案例 | 頻率 |
| 邏輯錯(cuò)誤 | 1) 業(yè)務(wù)邏輯判斷條件錯(cuò)誤 2) 事件綁定順序錯(cuò)誤 3) 調(diào)用棧時(shí)序錯(cuò)誤 4) 錯(cuò)誤的操作js對(duì)象 | 經(jīng)常 |
| 數(shù)據(jù)類型錯(cuò)誤 | 1) 將null視作對(duì)象讀取property 2) 將undefined視作數(shù)組進(jìn)行遍歷 3) 將字符串形式的數(shù)字直接用于加運(yùn)算 4) 函數(shù)參數(shù)未傳 | 經(jīng)常 |
| 語(yǔ)法句法錯(cuò)誤 | 較少 | |
| 網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤 | 1) 慢 2) 服務(wù)端未返回?cái)?shù)據(jù)但仍200，前端按正常進(jìn)行數(shù)據(jù)遍歷 3) 提交數(shù)據(jù)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中斷 4) 服務(wù)端500錯(cuò)誤時(shí)前端未做任何錯(cuò)誤處理 | 偶爾 |
| 系統(tǒng)錯(cuò)誤 | 1) 內(nèi)存不夠用 2) 磁盤塞滿 3) 殼不支持API 4) 不兼容 | 較少 |
2 異常采集
2.1 采集內(nèi)容
當(dāng)異常出現(xiàn)的時(shí)候，我們需要知道異常的具體信息，根據(jù)異常的具體信息來決定采用什么樣的解決方案。在采集異常信息時(shí)，可以遵循4W原則：
WHO did WHAT and get WHICH exception in WHICH environment ?
a. 用戶信息
出現(xiàn)異常時(shí)該用戶的信息，例如該用戶在當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)、權(quán)限等，以及需要區(qū)分用戶可多終端登錄時(shí)，異常對(duì)應(yīng)的是哪一個(gè)終端。
b. 行為信息
用戶進(jìn)行什么操作時(shí)產(chǎn)生了異常：所在的界面路徑；執(zhí)行了什么操作；操作時(shí)使用了哪些數(shù)據(jù)；當(dāng)時(shí)的API吐了什么數(shù)據(jù)給客戶端；如果是提交操作，提交了什么數(shù)據(jù)；上一個(gè)路徑；上一個(gè)行為日志記錄ID等。
c. 異常信息
產(chǎn)生異常的代碼信息：用戶操作的DOM元素節(jié)點(diǎn)；異常級(jí)別；異常類型；異常描述；代碼stack信息等。
d. 環(huán)境信息
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；設(shè)備型號(hào)和標(biāo)識(shí)碼；操作系統(tǒng)版本；客戶端版本；API接口版本等。
| 字段 | 類型 | 解釋 |
| requestId | String | 一個(gè)界面產(chǎn)生一個(gè)requestId |
| traceId | String | 一個(gè)階段產(chǎn)生一個(gè)traceId，用于追蹤和一個(gè)異常相關(guān)的所有日志記錄 |
| hash | String | 這條log的唯一標(biāo)識(shí)碼，相當(dāng)于logId，但它是根據(jù)當(dāng)前日志記錄的具體內(nèi)容而生成的 |
| time | Number | 當(dāng)前日志產(chǎn)生的時(shí)間（保存時(shí)刻） |
| userId | String | |
| userStatus | Number | 當(dāng)時(shí)，用戶狀態(tài)信息（是否可用/禁用） |
| userRoles | Array | 當(dāng)時(shí)，前用戶的角色列表 |
| userGroups | Array | 當(dāng)時(shí)，用戶當(dāng)前所在組，組別權(quán)限可能影響結(jié)果 |
| userLicenses | Array | 當(dāng)時(shí)，許可證，可能過期 |
| path | String | 所在路徑，URL |
| action | String | 進(jìn)行了什么操作 |
| referer | String | 上一個(gè)路徑，來源URL |
| prevAction | String | 上一個(gè)操作 |
| data | Object | 當(dāng)前界面的state、data |
| dataSources | Array | 上游api給了什么數(shù)據(jù) |
| dataSend | Object | 提交了什么數(shù)據(jù) |
| targetElement | HTMLElement | 用戶操作的DOM元素 |
| targetDOMPath | Array | 該DOM元素的節(jié)點(diǎn)路徑 |
| targetCSS | Object | 該元素的自定義樣式表 |
| targetAttrs | Object | 該元素當(dāng)前的屬性及值 |
| errorType | String | 錯(cuò)誤類型 |
| errorLevel | String | 異常級(jí)別 |
| errorStack | String | 錯(cuò)誤stack信息 |
| errorFilename | String | 出錯(cuò)文件 |
| errorLineNo | Number | 出錯(cuò)行 |
| errorColNo | Number | 出錯(cuò)列位置 |
| errorMessage | String | 錯(cuò)誤描述（開發(fā)者定義） |
| errorTimeStamp | Number | 時(shí)間戳 |
| eventType | String | 事件類型 |
| pageX | Number | 事件x軸坐標(biāo) |
| pageY | Number | 事件y軸坐標(biāo) |
| screenX | Number | 事件x軸坐標(biāo) |
| screenY | Number | 事件y軸坐標(biāo) |
| pageW | Number | 頁(yè)面寬度 |
| pageH | Number | 頁(yè)面高度 |
| screenW | Number | 屏幕寬度 |
| screenH | Number | 屏幕高度 |
| eventKey | String | 觸發(fā)事件的鍵 |
| network | String | 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境描述 |
| userAgent | String | 客戶端描述 |
| device | String | 設(shè)備描述 |
| system | String | 操作系統(tǒng)描述 |
| appVersion | String | 應(yīng)用版本 |
| apiVersion | String | 接口版本 |
這是一份非常龐大的日志字段表，它幾乎囊括了一個(gè)異常發(fā)生時(shí)，能夠?qū)Ξ惓Ｖ茉猸h(huán)境進(jìn)行詳細(xì)描述的所有信息。不同情況下，這些字段并不一定都會(huì)收集，由于我們會(huì)采用文檔數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)日志，因此，并不影響它的實(shí)際存儲(chǔ)結(jié)果。
2.2 異常捕獲
前端捕獲異常分為全局捕獲和單點(diǎn)捕獲。全局捕獲代碼集中，易于管理；單點(diǎn)捕獲作為補(bǔ)充，對(duì)某些特殊情況進(jìn)行捕獲，但分散，不利于管理。
a、全局捕獲
通過全局的接口，將捕獲代碼集中寫在一個(gè)地方，可以利用的接口有：
- window.addEventListener(‘error’) / window.addEventListener(“unhandledrejection”) / document.addEventListener(‘click’) 等
- 框架級(jí)別的全局監(jiān)聽，例如aixos中使用interceptor進(jìn)行攔截，vue、react都有自己的錯(cuò)誤采集接口
- 通過對(duì)全局函數(shù)進(jìn)行封裝包裹，實(shí)現(xiàn)在在調(diào)用該函數(shù)時(shí)自動(dòng)捕獲異常
- 對(duì)實(shí)例方法重寫（Patch），在原有功能基礎(chǔ)上包裹一層，例如對(duì)console.error進(jìn)行重寫，在使用方法不變的情況下也可以異常捕獲
b、單點(diǎn)捕獲
在業(yè)務(wù)代碼中對(duì)單個(gè)代碼塊進(jìn)行包裹，或在邏輯流程中打點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的異常捕獲：
- try…catch
- 專門寫一個(gè)函數(shù)來收集異常信息，在異常發(fā)生時(shí)，調(diào)用該函數(shù)
- 專門寫一個(gè)函數(shù)來包裹其他函數(shù)，得到一個(gè)新函數(shù)，該新函數(shù)運(yùn)行結(jié)果和原函數(shù)一模一樣，只是在發(fā)生異常時(shí)可以捕獲異常
2.3 跨域腳本異常
由于瀏覽器安全策略限制，跨域腳本報(bào)錯(cuò)時(shí)，無(wú)法直接獲取錯(cuò)誤的詳細(xì)信息，只能得到一個(gè)Script Error。例如，我們會(huì)引入第三方依賴，或者將自己的腳本放在CDN時(shí)。
解決Script Error的方法：
方案一：
- 將js內(nèi)聯(lián)到HTML中
- 將js文件與HTML放在同域下
方案二：
- 為頁(yè)面上script標(biāo)簽添加crossorigin屬性
- 被引入腳本所在服務(wù)端響應(yīng)頭中，增加 Access-Control-Allow-Origin 來支持跨域資源共享
2.4 異常錄制
對(duì)于一個(gè)異常，僅僅擁有該異常的信息還不足以完全抓住問題的本質(zhì)，因?yàn)楫惓０l(fā)生的位置，并不一定是異常根源所在的位置。我們需要對(duì)異?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行還原，才能復(fù)原問題全貌，甚至避免類似問題在其他界面中發(fā)生。這里需要引進(jìn)一個(gè)概念，就是“異常錄制”。錄制通過“時(shí)間”“空間”兩個(gè)維度記錄異常發(fā)生前到發(fā)生的整個(gè)過程，對(duì)于找到異常根源更有幫助。
上圖表示，當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，異常的根源可能離我們很遠(yuǎn)，我們需要回到異常發(fā)生的現(xiàn)場(chǎng)，找到異常根源。就像現(xiàn)實(shí)生活中破案一樣，如果有監(jiān)控?cái)z影機(jī)對(duì)案發(fā)過程的錄影，對(duì)破案來說更加容易。如果僅僅關(guān)注異常本身，要找到異常的根源，需要憑借運(yùn)氣，但有了異常錄制的幫助，找到根源就更加容易。
所謂的“異常錄制”，實(shí)際上就是通過技術(shù)手段，收集用戶的操作過程，對(duì)用戶的每一個(gè)操作都進(jìn)行記錄，在發(fā)生異常時(shí)，把一定時(shí)間區(qū)間內(nèi)的記錄重新運(yùn)行，形成影像進(jìn)行播放，讓調(diào)試者無(wú)需向用戶詢問，就能看到用戶當(dāng)時(shí)的操作過程。
上圖是來自阿里的一套異常錄制還原方案示意圖，用戶在界面上的操作產(chǎn)生的events和mutation被產(chǎn)品收集起來，上傳到服務(wù)器，經(jīng)過隊(duì)列處理按順序存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)需要進(jìn)行異常重現(xiàn)的時(shí)候，將這些記錄從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出，采用一定的技術(shù)方案，順序播放這些記錄，即可實(shí)現(xiàn)異常還原。
2.5 異常級(jí)別
一般而言，我們會(huì)將收集信息的級(jí)別分為info，warn，error等，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。
當(dāng)我們監(jiān)控到異常發(fā)生時(shí)，可以將該異常劃分到“重要——緊急”模型中分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)。有些異常，雖然發(fā)生了，但是并不影響用戶的正常使用，用戶其實(shí)并沒有感知到，雖然理論上應(yīng)該修復(fù)，但是實(shí)際上相對(duì)于其他異常而言，可以放在后面進(jìn)行處理。
下文會(huì)討論告警策略，一般而言，越靠近右上角的異常會(huì)越快通知，保證相關(guān)人員能最快接收到信息，并進(jìn)行處理。A級(jí)異常需要快速響應(yīng)，甚至需要相關(guān)負(fù)責(zé)人知悉。
在收集異常階段，可根據(jù)第一節(jié)劃分的異常后果來判斷異常的嚴(yán)重程度，在發(fā)生異常時(shí)選擇對(duì)應(yīng)的上報(bào)方案進(jìn)行上報(bào)。
3 整理與上報(bào)方案
前文已經(jīng)提到，除了異常報(bào)錯(cuò)信息本身，我們還需要記錄用戶操作日志，以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景復(fù)原。這就涉及到上報(bào)的量和頻率問題。如果任何日志都立即上報(bào)，這無(wú)異于自造的DDOS攻擊。因此，我們需要合理的上報(bào)方案。下文會(huì)介紹4種上報(bào)方案，但實(shí)際我們不會(huì)僅限于其中一種，而是經(jīng)常同時(shí)使用，對(duì)不同級(jí)別的日志選擇不同的上報(bào)方案。
3.1 前端存儲(chǔ)日志
我們前面提到，我們并不單單采集異常本身日志，而且還會(huì)采集與異常相關(guān)的用戶行為日志。單純一條異常日志并不能幫助我們快速定位問題根源，找到解決方案。但如果要收集用戶的行為日志，又要采取一定的技巧，而不能用戶每一個(gè)操作后，就立即將該行為日志傳到服務(wù)器，對(duì)于具有大量用戶同時(shí)在線的應(yīng)用，如果用戶一操作就立即上傳日志，無(wú)異于對(duì)日志服務(wù)器進(jìn)行DDOS攻擊。因此，我們先將這些日志存儲(chǔ)在用戶客戶端本地，達(dá)到一定條件之后，再同時(shí)打包上傳一組日志。
那么，如何進(jìn)行前端日志存儲(chǔ)呢？我們不可能直接將這些日志用一個(gè)變量保存起來，這樣會(huì)擠爆內(nèi)存，而且一旦用戶進(jìn)行刷新操作，這些日志就丟失了，因此，我們自然而然想到前端數(shù)據(jù)持久化方案。
目前，可用的持久化方案可選項(xiàng)也比較多了，主要有：Cookie、localStorage、sessionStorage、IndexedDB、webSQL 、FileSystem 等等。那么該如何選擇呢？我們通過一個(gè)表來進(jìn)行對(duì)比：
| 存儲(chǔ)方式 | cookie | localStorage | sessionStorage | IndexedDB | webSQL | FileSystem |
| 類型 | key-value | key-value | NoSQL | SQL | ||
| 數(shù)據(jù)格式 | string | string | string | object | ||
| 容量 | 4k | 5M | 5M | 500M | 60M | |
| 進(jìn)程 | 同步 | 同步 | 同步 | 異步 | 異步 | |
| 檢索 | key | key | key, index | field | ||
| 性能 | 讀快寫慢 | 讀慢寫快 |
綜合之后，IndexedDB是最好的選擇，它具有容量大、異步的優(yōu)勢(shì)，異步的特性保證它不會(huì)對(duì)界面的渲染產(chǎn)生阻塞。而且IndexedDB是分庫(kù)的，每個(gè)庫(kù)又分store，還能按照索引進(jìn)行查詢，具有完整的數(shù)據(jù)庫(kù)管理思維，比localStorage更適合做結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理。但是它有一個(gè)缺點(diǎn)，就是api非常復(fù)雜，不像localStorage那么簡(jiǎn)單直接。針對(duì)這一點(diǎn)，我們可以使用hello-indexeddb這個(gè)工具，它用Promise對(duì)復(fù)雜api進(jìn)行來封裝，簡(jiǎn)化操作，使IndexedDB的使用也能做到localStorage一樣便捷。另外，IndexedDB是被廣泛支持的HTML5標(biāo)準(zhǔn)，兼容大部分瀏覽器，因此不用擔(dān)心它的發(fā)展前景。
接下來，我們究竟應(yīng)該怎么合理使用IndexedDB，保證我們前端存儲(chǔ)的合理性呢？
上圖展示了前端存儲(chǔ)日志的流程和數(shù)據(jù)庫(kù)布局。當(dāng)一個(gè)事件、變動(dòng)、異常被捕獲之后，形成一條初始日志，被立即放入暫存區(qū)（indexedDB的一個(gè)store），之后主程序就結(jié)束了收集過程，后續(xù)的事只在webworker中發(fā)生。在一個(gè)webworker中，一個(gè)循環(huán)任務(wù)不斷從暫存區(qū)中取出日志，對(duì)日志進(jìn)行分類，將分類結(jié)果存儲(chǔ)到索引區(qū)中，并對(duì)日志記錄的信息進(jìn)行豐富，將最終將會(huì)上報(bào)到服務(wù)端的日志記錄轉(zhuǎn)存到歸檔區(qū)。而當(dāng)一條日志在歸檔區(qū)中存在的時(shí)間超過一定天數(shù)之后，它就已經(jīng)沒有價(jià)值了，但是為了防止特殊情況，它被轉(zhuǎn)存到回收區(qū)，再經(jīng)歷一段時(shí)間后，就會(huì)被從回收區(qū)中清除。
3.2 前端整理日志
上文講到，在一個(gè)webworker中對(duì)日志進(jìn)行整理后存到索引區(qū)和歸檔區(qū)，那么這個(gè)整理過程是怎樣的呢？
由于我們下文要講的上報(bào)，是按照索引進(jìn)行的，因此，我們?cè)谇岸说娜罩菊砉ぷ?，主要就是根?jù)日志特征，整理出不同的索引。我們?cè)谑占罩緯r(shí)，會(huì)給每一條日志打上一個(gè)type，以此進(jìn)行分類，并創(chuàng)建索引，同時(shí)通過object-hashcode計(jì)算每個(gè)log對(duì)象的hash值，作為這個(gè)log的唯一標(biāo)志。
- 將所有日志記錄按時(shí)序存放在歸檔區(qū)，并將新入庫(kù)的日志加入索引
- BatchIndexes：批量上報(bào)索引（包含性能等其他日志），可一次批量上報(bào)100條
- MomentIndexes：即時(shí)上報(bào)索引，一次全部上報(bào)
- FeedbackIndexes：用戶反饋索引，一次上報(bào)一條
- BlockIndexes：區(qū)塊上報(bào)索引，按異常/錯(cuò)誤（traceId，requestId）分塊，一次上報(bào)一塊
- 上報(bào)完成后，被上報(bào)過的日志對(duì)應(yīng)的索引刪除
- 3天以上日志進(jìn)入回收區(qū)
- 7天以上的日志從回收區(qū)清除
rquestId：同時(shí)追蹤前后端日志。由于后端也會(huì)記錄自己的日志，因此，在前端請(qǐng)求api的時(shí)候，默認(rèn)帶上requestId，后端記錄的日志就可以和前端日志對(duì)應(yīng)起來。
traceId：追蹤一個(gè)異常發(fā)生前后的相關(guān)日志。當(dāng)應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)traceId，直到一個(gè)異常發(fā)生時(shí)，刷新traceId。把一個(gè)traceId相關(guān)的requestId收集起來，把這些requestId相關(guān)的日志組合起來，就是最終這個(gè)異常相關(guān)的所有日志，用來對(duì)異常進(jìn)行復(fù)盤。
上圖舉例展示了如何利用traceId和requestId找出和一個(gè)異常相關(guān)的所有日志。在上圖中，hash4是一條異常日志，我們找到hash4對(duì)應(yīng)的traceId為traceId2，在日志列表中，有兩條記錄具有該traceId，但是hash3這條記錄并不是一個(gè)動(dòng)作的開始，因?yàn)閔ash3對(duì)應(yīng)的requestId為reqId2，而reqId2開始于hash2，因此，我們實(shí)際上要把hash2也加入到該異常發(fā)生的整個(gè)復(fù)盤備選記錄中?？偨Y(jié)起來就是，我們要找出同一個(gè)traceId對(duì)應(yīng)的所有requestId對(duì)應(yīng)的日志記錄，雖然有點(diǎn)繞，但稍理解就可以明白其中的道理。
我們把這些和一個(gè)異常相關(guān)的所有日志集合起來，稱為一個(gè)block，再利用日志的hash集合，得出這個(gè)block的hash，并在索引區(qū)中建立索引，等待上報(bào)。
3.3 上報(bào)日志
上報(bào)日志也在webworker中進(jìn)行，為了和整理區(qū)分，可以分兩個(gè)worker。上報(bào)的流程大致為：在每一個(gè)循環(huán)中，從索引區(qū)取出對(duì)應(yīng)條數(shù)的索引，通過索引中的hash，到歸檔區(qū)取出完整的日志記錄，再上傳到服務(wù)器。
按照上報(bào)的頻率（重要緊急度）可將上報(bào)分為四種：
a. 即時(shí)上報(bào)
收集到日志后，立即觸發(fā)上報(bào)函數(shù)。僅用于A類異常。而且由于受到網(wǎng)絡(luò)不確定因素影響，A類日志上報(bào)需要有一個(gè)確認(rèn)機(jī)制，只有確認(rèn)服務(wù)端已經(jīng)成功接收到該上報(bào)信息之后，才算完成。否則需要有一個(gè)循環(huán)機(jī)制，確保上報(bào)成功。
b. 批量上報(bào)
將收集到的日志存儲(chǔ)在本地，當(dāng)收集到一定數(shù)量之后再打包一次性上報(bào)，或者按照一定的頻率（時(shí)間間隔）打包上傳。這相當(dāng)于把多次合并為一次上報(bào)，以降低對(duì)服務(wù)器的壓力。
c. 區(qū)塊上報(bào)
將一次異常的場(chǎng)景打包為一個(gè)區(qū)塊后進(jìn)行上報(bào)。它和批量上報(bào)不同，批量上報(bào)保證了日志的完整性，全面性，但會(huì)有無(wú)用信息。而區(qū)塊上報(bào)則是針對(duì)異常本身的，確保單個(gè)異常相關(guān)的日志被全部上報(bào)。
d. 用戶主動(dòng)提交
在界面上提供一個(gè)按鈕，用戶主動(dòng)反饋bug。這有利于加強(qiáng)與用戶的互動(dòng)。
或者當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，雖然對(duì)用戶沒有任何影響，但是應(yīng)用監(jiān)控到了，彈出一個(gè)提示框，讓用戶選擇是否愿意上傳日志。這種方案適合涉及用戶隱私數(shù)據(jù)時(shí)。
| 即時(shí)上報(bào) | 批量上報(bào) | 區(qū)塊上報(bào) | 用戶反饋 | |
| 時(shí)效 | 立即 | 定時(shí) | 稍延時(shí) | 延時(shí) |
| 條數(shù) | 一次全部上報(bào) | 一次100條 | 單次上報(bào)相關(guān)條目 | 一次1條 |
| 容量 | 小 | 中 | – | – |
| 緊急 | 緊急重要 | 不緊急 | 不緊急但重要 | 不緊急 |
即時(shí)上報(bào)雖然叫即時(shí)，但是其實(shí)也是通過類似隊(duì)列的循環(huán)任務(wù)去完成的，它主要是盡快把一些重要的異常提交給監(jiān)控系統(tǒng)，好讓運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)問題，因此，它對(duì)應(yīng)的緊急程度比較高。
批量上報(bào)和區(qū)塊上報(bào)的區(qū)別：批量上報(bào)是一次上報(bào)一定條數(shù)，比如每2分鐘上報(bào)1000條，直到上報(bào)完成。而區(qū)塊上報(bào)是在異常發(fā)生之后，馬上收集和異常相關(guān)的所有日志，查詢出哪些日志已經(jīng)由批量上報(bào)上報(bào)過了，剔除掉，把其他相關(guān)日志上傳，和異常相關(guān)的這些日志相對(duì)而言更重要一些，它們可以幫助盡快復(fù)原異?，F(xiàn)場(chǎng)，找出發(fā)生異常的根源。
用戶提交的反饋信息，則可以慢悠悠上報(bào)上去。
為了確保上報(bào)是成功的，在上報(bào)時(shí)需要有一個(gè)確認(rèn)機(jī)制，由于在服務(wù)端接收到上報(bào)日志之后，并不會(huì)立即存入數(shù)據(jù)庫(kù)，而是放到一個(gè)隊(duì)列中，因此，前后端在確保日志確實(shí)已經(jīng)記錄進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)這一點(diǎn)上需要再做一些處理。
上圖展示了上報(bào)的一個(gè)大致流程，在上報(bào)時(shí)，先通過hash查詢，讓客戶端知道準(zhǔn)備要上報(bào)的日志集合中，是否存在已經(jīng)被服務(wù)端保存好的日志，如果已經(jīng)存在，就將這些日志去除，避免重復(fù)上報(bào)，浪費(fèi)流量。
3.4 壓縮上報(bào)數(shù)據(jù)
一次性上傳批量數(shù)據(jù)時(shí)，必然遇到數(shù)據(jù)量大，浪費(fèi)流量，或者傳輸慢等情況，網(wǎng)絡(luò)不好的狀態(tài)下，可能導(dǎo)致上報(bào)失敗。因此，在上報(bào)之前進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮也是一種方案。
對(duì)于合并上報(bào)這種情況，一次的數(shù)據(jù)量可能要十幾k，對(duì)于日 pv 大的站點(diǎn)來說，產(chǎn)生的流量還是很可觀的。所以有必要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮上報(bào)。lz-string是一個(gè)非常優(yōu)秀的字符串壓縮類庫(kù)，兼容性好，代碼量少，壓縮比高，壓縮時(shí)間短，壓縮率達(dá)到驚人的60%。但它基于LZ78壓縮，如果后端不支持解壓，可選擇gzip壓縮，一般而言后端會(huì)默認(rèn)預(yù)裝gzip，因此，選擇gzip壓縮數(shù)據(jù)也可以，工具包pako中自帶了gzip壓縮，可以嘗試使用。
4 日志接收與存儲(chǔ)
4.1 接入層與消息隊(duì)列
一般通過提供獨(dú)立的日志服務(wù)器接收客戶端日志，接收過程中，要對(duì)客戶端日志內(nèi)容的合法性、安全性等進(jìn)行甄別，防止被人攻擊。而且由于日志提交一般都比較頻繁，多客戶端同時(shí)并發(fā)的情況也常見。通過消息隊(duì)列將日志信息逐一處理后寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存也是比較常用的方案。
上圖為騰訊BetterJS的架構(gòu)圖，其中“接入層”和“推送中心”就是這里提到的接入層和消息隊(duì)列。BetterJS將整個(gè)前端監(jiān)控的各個(gè)模塊進(jìn)行拆分，推送中心承擔(dān)了將日志推送到存儲(chǔ)中心進(jìn)行存儲(chǔ)和推送給其他系統(tǒng)（例如告警系統(tǒng)）的角色，但我們可以把接收日志階段的隊(duì)列獨(dú)立出來看，在接入層和存儲(chǔ)層之間做一個(gè)過渡。
4.2 日志存儲(chǔ)系統(tǒng)
存儲(chǔ)日志是一個(gè)臟活累活，但是不得不做。對(duì)于小應(yīng)用，單庫(kù)單表加優(yōu)化就可以應(yīng)付。一個(gè)成規(guī)模的應(yīng)用，如果要提供更標(biāo)準(zhǔn)高效的日志監(jiān)控服務(wù)，常常需要在日志存儲(chǔ)架構(gòu)上下一些功夫。目前業(yè)界已經(jīng)有比較完備的日志存儲(chǔ)方案，主要有：Hbase系，Dremel系，Lucene系等?？傮w而言，日志存儲(chǔ)系統(tǒng)主要面對(duì)的問題是數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)律，寫入并發(fā)高，查詢需求大等。一般一套日志存儲(chǔ)系統(tǒng)，要解決上面這些問題，就要解決寫入的緩沖，存儲(chǔ)介質(zhì)按日志時(shí)間選擇，為方便快速讀取而設(shè)計(jì)合理的索引系統(tǒng)等等。
由于日志存儲(chǔ)系統(tǒng)方案比較成熟，這里就不再做更多討論。
4.3 搜索
日志的最終目的是要使用，由于一般日志的體量都非常大，因此，要在龐大的數(shù)據(jù)中找到需要的日志記錄，需要依賴比較好的搜索引擎。Splunk是一套成熟的日志存儲(chǔ)系統(tǒng)，但它是付費(fèi)使用的。按照Splunk的框架，Elk是Splunk的開源實(shí)現(xiàn)，Elk是ElasticSearch、Logstash、Kibana的結(jié)合，ES基于Lucene的存儲(chǔ)、索引的搜索引擎；logstash是提供輸入輸出及轉(zhuǎn)化處理插件的日志標(biāo)準(zhǔn)化管道；Kibana提供可視化和查詢統(tǒng)計(jì)的用戶界面。
5 日志統(tǒng)計(jì)與分析
一個(gè)完善的日志統(tǒng)計(jì)分析工具需要提供各方面方便的面板，以可視化的方式給日志管理員和開發(fā)者反饋信息。
5.1 用戶緯度
同一個(gè)用戶的不同請(qǐng)求實(shí)際上會(huì)形成不同的story線，因此，針對(duì)用戶的一系列操作設(shè)計(jì)唯一的request id是有必要的。同一個(gè)用戶在不同終端進(jìn)行操作時(shí)，也能進(jìn)行區(qū)分。用戶在進(jìn)行某個(gè)操作時(shí)的狀態(tài)、權(quán)限等信息，也需要在日志系統(tǒng)中予以反應(yīng)。
5.2 時(shí)間維度
一個(gè)異常是怎么發(fā)生的，需要將異常操作的前后story線串聯(lián)起來觀察。它不單單涉及一個(gè)用戶的一次操作，甚至不限于某一個(gè)頁(yè)面，而是一連串事件的最終結(jié)果。
5.3 性能維度
應(yīng)用運(yùn)行過程中的性能情況，例如，界面加載時(shí)間，api請(qǐng)求時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)，單元計(jì)算的消耗，用戶呆滯時(shí)間。
5.4 運(yùn)行環(huán)境維度
應(yīng)用及服務(wù)所運(yùn)行的環(huán)境情況，例如應(yīng)用所在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，操作系統(tǒng)，設(shè)備硬件信息等，服務(wù)器cpu、內(nèi)存狀況，網(wǎng)絡(luò)、寬帶使用情況等。
5.4 細(xì)粒度代碼追蹤
異常的代碼stack信息，定位到發(fā)生異常的代碼位置和異常堆棧。
5.6 場(chǎng)景回溯
通過將異常相關(guān)的用戶日志連接起來，以動(dòng)態(tài)的效果輸出發(fā)生異常的過程。
6 監(jiān)控與通知
對(duì)異常進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析只是基礎(chǔ)，而在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)可以推送和告警，甚至做到自動(dòng)處理，才是一個(gè)異常監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具備的能力。
6.1 自定義觸發(fā)條件的告警
a. 監(jiān)控實(shí)現(xiàn)
當(dāng)日志信息進(jìn)入接入層時(shí)，就可以觸發(fā)監(jiān)控邏輯。當(dāng)日志信息中存在較為高級(jí)別的異常時(shí)，也可以立即出發(fā)告警。告警消息隊(duì)列和日志入庫(kù)隊(duì)列可以分開來管理，實(shí)現(xiàn)并行。
對(duì)入庫(kù)日志信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)異常信息進(jìn)行告警。對(duì)監(jiān)控異常進(jìn)行響應(yīng)。所謂監(jiān)控異常，是指：有規(guī)律的異常一般而言都比較讓人放心，比較麻煩的是突然之間的異常。例如在某一時(shí)段突然頻繁接收到D級(jí)異常，雖然D級(jí)異常是不緊急一般重要，但是當(dāng)監(jiān)控本身發(fā)生異常時(shí)，就要提高警惕。
b. 自定義觸發(fā)條件
除了系統(tǒng)開發(fā)時(shí)配置的默認(rèn)告警條件，還應(yīng)該提供給日志管理員可配置的自定義觸發(fā)條件。
- 日志內(nèi)含有什么內(nèi)容時(shí)
- 日志統(tǒng)計(jì)達(dá)到什么度、量時(shí)
- 向符合什么條件的用戶告警
6.2 推送渠道
可選擇的途徑有很多，例如郵件、短信、微信、電話。
6.3 推送頻率
針對(duì)不同級(jí)別的告警，推送的頻率也可以進(jìn)行設(shè)定。低風(fēng)險(xiǎn)告警可以以報(bào)告的形式一天推送一次，高風(fēng)險(xiǎn)告警10分鐘循環(huán)推送，直到處理人手動(dòng)關(guān)閉告警開關(guān)。
6.4 自動(dòng)報(bào)表
對(duì)于日志統(tǒng)計(jì)信息的推送，可以做到自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、年報(bào)并郵件發(fā)送給相關(guān)群組。
6.5 自動(dòng)產(chǎn)生bug工單
當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)可以調(diào)用工單系統(tǒng)API實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成bug單，工單關(guān)閉后反饋給監(jiān)控系統(tǒng)，形成對(duì)異常處理的追蹤信息進(jìn)行記錄，在報(bào)告中予以展示。
7 修復(fù)異常
7.1 sourcemap
前端代碼大部分情況都是經(jīng)過壓縮后發(fā)布的，上報(bào)的stack信息需要還原為源碼信息，才能快速定位源碼進(jìn)行修改。
發(fā)布時(shí)，只部署js腳本到服務(wù)器上，將sourcemap文件上傳到監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)控系統(tǒng)中展示stack信息時(shí)，利用sourcemap文件對(duì)stack信息進(jìn)行解碼，得到源碼中的具體信息。
但是這里有一個(gè)問題，就是sourcemap必須和正式環(huán)境的版本對(duì)應(yīng)，還必須和git中的某個(gè)commit節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，這樣才能保證在查異常的時(shí)候可以正確利用stack信息，找到出問題所在版本的代碼。這些可以通過建立CI任務(wù)，在集成化部署中增加一個(gè)部署流程，以實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)。
7.2 從告警到預(yù)警
預(yù)警的本質(zhì)是，預(yù)設(shè)可能出現(xiàn)異常的條件，當(dāng)觸發(fā)該條件時(shí)異常并沒有真實(shí)發(fā)生，因此，可以趕在異常發(fā)生之前對(duì)用戶行為進(jìn)行檢查，及時(shí)修復(fù)，避免異?；虍惓U(kuò)大。
怎么做呢？其實(shí)就是一個(gè)統(tǒng)計(jì)聚類的過程。將歷史中發(fā)生異常的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從時(shí)間、地域、用戶等不同維度加以統(tǒng)計(jì)，找出規(guī)律，并將這些規(guī)律通過算法自動(dòng)加入到預(yù)警條件中，當(dāng)下次觸發(fā)時(shí)，及時(shí)預(yù)警。
7.3 智能修復(fù)
自動(dòng)修復(fù)錯(cuò)誤。例如，前端要求接口返回?cái)?shù)值，但接口返回了數(shù)值型的字符串，那么可以有一種機(jī)制，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送正確數(shù)據(jù)類型模型給后端，后端在返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)該模型控制每個(gè)字段的類型。
8 異常測(cè)試
8.1 主動(dòng)異常測(cè)試
撰寫異常用例，在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中，加入異常測(cè)試用戶。在測(cè)試或運(yùn)行過程中，每發(fā)現(xiàn)一個(gè)異常，就將它加入到原有的異常用例列表中。
8.2 隨機(jī)異常測(cè)試
模擬真實(shí)環(huán)境，在模擬器中模擬真實(shí)用戶的隨機(jī)操作，利用自動(dòng)化腳本產(chǎn)生隨機(jī)操作動(dòng)作代碼，并執(zhí)行。
定義異常，例如彈出某個(gè)彈出框，包含特定內(nèi)容時(shí)，就是異常。將這些測(cè)試結(jié)果記錄下來，再聚類統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)防御異常也很有幫助。
9 部署
9.1 多客戶端
一個(gè)用戶在不同終端上登錄，或者一個(gè)用戶在登錄前和登錄后的狀態(tài)。通過特定算法生成requestID，通過該requestId可以確定某個(gè)用戶在獨(dú)立客戶端上的一系列操作，根據(jù)日志時(shí)序，可以梳理出用戶產(chǎn)生異常的具體路徑。
9.2 集成便捷性
前端寫成包，全局引用即可完成大部分日志記錄、存儲(chǔ)和上報(bào)。在特殊邏輯里面，可以調(diào)用特定方法記錄日志。
后端與應(yīng)用本身的業(yè)務(wù)代碼解耦，可以做成獨(dú)立的服務(wù)，通過接口和第三方應(yīng)用交互。利用集成部署，可以將系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行擴(kuò)容、移植等操作。
9.3 管理系統(tǒng)的可擴(kuò)展
整套系統(tǒng)可擴(kuò)展，不僅服務(wù)單應(yīng)用，可支持多個(gè)應(yīng)用同時(shí)運(yùn)行。同一個(gè)團(tuán)隊(duì)下的所有應(yīng)用都可以利用同一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行管理。
9.4 日志系統(tǒng)權(quán)限
不同的人在訪問日志系統(tǒng)時(shí)權(quán)限不同，一個(gè)訪問者只能查看自己相關(guān)的應(yīng)用，有些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如果比較敏感，可以單獨(dú)設(shè)置權(quán)限，敏感數(shù)據(jù)可脫敏。
10 其他
10.1 性能監(jiān)控
異常監(jiān)控主要針對(duì)代碼級(jí)別的報(bào)錯(cuò)，但也應(yīng)該關(guān)注性能異常。性能監(jiān)控主要包括：
- 運(yùn)行時(shí)性能：文件級(jí)、模塊級(jí)、函數(shù)級(jí)、算法級(jí)
- 網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求速率
- 系統(tǒng)性能
10.2 API Monitor
后端API對(duì)前端的影響也非常大，雖然前端代碼也控制邏輯，但是后端返回的數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，因此對(duì)API的監(jiān)控可以分為：
- 穩(wěn)定性監(jiān)控
- 數(shù)據(jù)格式和類型
- 報(bào)錯(cuò)監(jiān)控
- 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性監(jiān)控
10.3 數(shù)據(jù)脫敏
敏感數(shù)據(jù)不被日志系統(tǒng)采集。由于日志系統(tǒng)的保存是比較開放的，雖然里面的數(shù)據(jù)很重要，但是在存儲(chǔ)上大部分日志系統(tǒng)都不是保密級(jí)，因此，如果應(yīng)用涉及了敏感數(shù)據(jù)，最好做到：
- 獨(dú)立部署，不和其他應(yīng)用共享監(jiān)控系統(tǒng)
- 不采集具體數(shù)據(jù)，只采集用戶操作數(shù)據(jù)，在重現(xiàn)時(shí)，通過日志信息可以取出數(shù)據(jù)api結(jié)果來展示
- 日志加密，做到軟硬件層面的加密防護(hù)
- 必要時(shí)，可采集具體數(shù)據(jù)的ID用于調(diào)試，場(chǎng)景重現(xiàn)時(shí)，用mock數(shù)據(jù)替代，mock數(shù)據(jù)可由后端采用假的數(shù)據(jù)源生成
- 對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行混淆
結(jié)語(yǔ)
本文主要是對(duì)前端異常監(jiān)控的整體框架進(jìn)行了研究，沒有涉及到具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，涉及前端部分和后臺(tái)部分以及與整個(gè)問題相關(guān)的一些知識(shí)點(diǎn)，主要關(guān)注前端部分，它和后端的監(jiān)控有重疊部分也有分支部分，需要在一個(gè)項(xiàng)目中不斷實(shí)踐，總結(jié)出項(xiàng)目本身的監(jiān)控需求和策略。
當(dāng)前名稱：前端異常監(jiān)控解決方案研究
URL網(wǎng)址：http://fisionsoft.com.cn/article/dpoojhc.html
