OpenFalcon是由小米的运维团队开源的一款企业级、高可用、可扩展的开源监控解决方案，，在众多开源爱好者的支持下，功能越来越丰富，文档更加的完善，OpenFalcon 已经成为国内最流行的监控系统之一。小米、美团、金山云、快网、宜信、七牛、又拍云、赶集、滴滴、金山办公、爱奇艺、一点资讯、快牙、开心网、借贷宝、百度、迅雷等公司使用，如果关注招聘网站的话会发现非常多的岗位要求熟悉openfalcon，这也意味着OpenFalcon的使用非常广泛。还是非常值得花费一些精力去研究一下Openfalcon的架构以及使用等知识。

官网：http://www.open-falcon.org/

GitHub 地址：https://github.com/open-falcon

文档地址：https://book.open-falcon.org/zh_0_2/

API文档：http://open-falcon.org/falcon-plus/

Openfalcon是采取了前后端分离的架构，后端用Go语言开发，前端用Python开发。编译后的后端程序运行时，不再需要Go语言环境，直接将可执行文件拷贝到某台机器上面运行就可以了，而前端是需要python环境。当机器数量比较大的时候，一般会预先将Agent安装到机器上(物理机标准化装机时安装，虚拟机可以封装到镜像中，私有云或者公有云都支持主要都是网络问题)。当Agent运行时就会上报数据。

Openfalcon架构：

整个后端采用模块化设计，包含agent、aggregator、alarm、api、gateway、graph、hbs、judge、nodata、transfer等模块。接下来再介绍一下每个模块的功能和特点。

(1) agent： 用于采集机器负载监控指标，比如cpu.idle、load.1min、disk.io.util等等，每隔60秒push给Transfer。agent与Transfer建立了长连接，数据发送速度比较快，agent提供了一个http接口/v1/push用于接收用户手工push的一些数据，然后通过长连接迅速转发给Transfer。agent是需要部署到所有要被监控的机器上，比如公司有10万台机器，那就要部署10万个agent。agent本身资源消耗很少，不用担心。小米开源的Agent只包含Linux，汽车之家等公司相继开源了Windows的Agent。

   被监控机Agent提供一个默认监听的1988端口的HTTP服务，提供了一个UI设计不错的Web界面，在该页面上能够展示内核、运行时间、主机名、负载情况、内存使用，磁盘使用等基础监控数据。此外还提供了一些接口，通过这些接口获取一些基础监控数据。

（2）aggregator 集群聚合模块。聚合某集群下的所有机器的某个指标的值，提供一种集群视角的监控体验。这种视角下能更好的体现整个集群的某个监控指标，但是该模块目前不是非常完善，我们在生产环境中没并没有使用该模块。

（3）alarm 是处理报警event的，judge产生的报警event写入redis，alarm从redis读取处理，报警event的处理逻辑并非仅仅是发邮件、发短信这么简单。为了能够自动化对event做处理，alarm需要支持在产生event的时候回调用户提供的接口；有的时候报警短信、邮件太多，对于优先级比较低的报警，希望做报警合并，这些逻辑都是在alarm中做的。

  在配置报警策略的时候配置了报警级别，比如P0/P1/P2等等，每个及别的报警都会对应不同的redis队列 alarm去读取这个数据的时候希望先读取P0的数据，再读取P1的数据，最后读取P5的数据，因为希望先处理优先级高的。于是：用了redis的brpop指令。

 注意事项：alarm是个单点。对于未恢复的告警是放到alarm的内存中的，alarm还需要做报警合并，故而alarm只能部署一个实例。后期需要想办法改进。

报警合并：如果某个核心服务挂了，可能会造成大面积报警，为了减少报警短信数量，我们做了报警合并功能。把报警信息写入links模块，然后links返回一个url地址给alarm，alarm将这个url链接发给用户，这样用户只要收到一条短信（里边是个url地址），点击url进去就是多条报警内容。

highQueues中配置的几个event队列中的事件是不会做报警合并的，因为那些是高优先级的报警，报警合并只是针对lowQueues中的事件。如果所有的事件都不想做报警合并，就把所有的event队列都配置到highQueues中即可

（4）api组件，提供统一的restAPI操作接口。比如：api组件接收查询请求，根据一致性哈希算法去相应的graph实例查询不同metric的数据，然后汇总拿到的数据，最后统一返回给用户。具体的可以参考http://api.open-falcon.org 的接口文档，注意有模板用户、管理等接口，支持post、get等方法。

（5）gateway 模块主要是为了解决机房分区，试用与异地多活、混合云、多云环境的解决方案。Falcon多数据中心时，提供数据路由功能。多IDC时，可能面对 "分区到中心的专线网络质量较差&公网ACL不通" 等问题。这时，可以在分区内部署一套数据路由服务，接收本分区内的所有流量(包括所有的agent流量)，然后通过公网(开通ACL)，将数据push给中心的Transfer。如下图， 

   从client端的角度来看，gateway和transfer提供了完全一致的功能和接口。只有遇到网络分区的情况时，才有必要使用gateway组件。服务启动后，可以通过日志查看服务的运行状态，日志文件地址为./var/app.log。可以通过调试脚本./test/debug查看服务器的内部状态数据，如 运行 bash ./test/debug 可以得到服务器内部状态的统计信息。

gateway组件，部署于分区中。单个gateway实例的转发能力，为 {1核, 500MB内存, Qps不小于1W/s}；官方建议，一个分区至少部署两个gateway实例，来实现高可用。在我们内部新加坡、雅加达、华盛顿、深圳、广州、北京等公有云区域。每个区域部署一个gateway（2C4G），然后分别通过跨区域带宽将数据回传到我们上海、杭州IDC内。

（6）graph 是存储绘图数据、历史数据的组件。graph组件 接收transfer组件推送上来的监控数据，同时处理query组件的查询请求、返回绘图数据。

（7）hbs(Heartbeat Server) 心跳服务器，公司所有agent都会连到HBS，每分钟发一次心跳请求。

  Portal的数据库中有一个host表，维护了公司所有机器的信息，比如hostname、ip等等。这个表中的数据通常是从公司CMDB中同步过来的。但是有些规模小一些的公司是没有CMDB的，那此时就需要手工往host表中录入数据，这很麻烦。于是我们赋予了HBS第一个功能：agent发送心跳信息给HBS的时候，会把hostname、ip、agent version、plugin version等信息告诉HBS，HBS负责更新host表。

    falcon-agent有一个很大的特点，就是自发现，不用配置它应该采集什么数据，就自动去采集了。比如cpu、内存、磁盘、网卡流量等等都会自动采集。我们除了要采集这些基础信息之外，还需要做端口存活监控和进程数监控。那我们是否也要自动采集监听的端口和各个进程数目呢？我们没有这么做，因为这个数据量比较大，汇报上去之后用户大部分都是不关心的，太浪费。于是我们换了一个方式，只采集用户配置的。比如用户配置了对某个机器80端口的监控，我们才会去采集这个机器80端口的存活性。那agent如何知道自己应该采集哪些端口和进程呢？向HBS要，HBS去读取Portal的数据库，返回给agent。

之后我们会介绍一个用于判断报警的组件：Judge，Judge需要获取所有的报警策略，让Judge去读取Portal的DB么？不太好。因为Judge的实例数目比较多，如果公司有几十万机器，Judge实例数目可能会是几百个，几百个Judge实例去访问Portal数据库，也是一个比较大的压力。既然HBS无论如何都要访问Portal的数据库了，那就让HBS去获取所有的报警策略缓存在内存里，然后Judge去向HBS请求。这样一来，对Portal DB的压力就会大大减小

hbs是可以水平扩展的，至少部署两个实例以保证可用性。一般一个实例可以搞定5000台机器，所以说，如果公司有10万台机器，可以部署20个hbs实例，前面架设lvs，agent中就配置上lvs vip即可。

（8）judge Judge用于告警判断，agent将数据push给Transfer，Transfer不但会转发给Graph组件来绘图，还会转发给Judge用于判断是否触发告警。

   因为监控系统数据量比较大，一台机器显然是搞不定的，所以必须要有个数据分片方案。Transfer通过一致性哈希来分片，每个Judge就只需要处理一小部分数据就可以了。所以判断告警的功能不能放在直接的数据接收端：Transfer，而应该放到Transfer后面的组件里。

Judge监听了一个http端口，提供了一个http接口：/count，访问之，可以得悉当前Judge实例处理了多少数据量。推荐的做法是一个Judge实例处理50万~100万数据，用个5G~10G内存，如果所用物理机内存比较大，比如有128G，可以在一个物理机上部署多个Judge实例。

（9）nodata  用于检测监控数据的上报异常。nodata和实时报警judge模块协同工作，过程为: 配置了nodata的采集项超时未上报数据，nodata生成一条默认的模拟数据；用户配置相应的报警策略，收到mock数据就产生报警。采集项上报异常检测，作为judge模块的一个必要补充，能够使judge的实时报警功能更加可靠、完善。

    此功能还是可能会出现较多的误报现象，例如网络异常，导致数据无法上传，这时候就会检测到数据异常。 

（10）transfer transfer是数据转发服务。它接收agent上报的数据，然后按照哈希规则进行数据分片、并将分片后的数据分别push给graph&judge等组件。

以上内容是falcon后端程序中比较核心的模块，同时也可以根据自己的需求去定制一些模块。