首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >从零开始搭建前端数据监控系统(二)-前端性能监控方案调研

从零开始搭建前端数据监控系统(二)-前端性能监控方案调研

作者头像
寒月十八
发布2018-01-30 11:50:00
2.3K0
发布2018-01-30 11:50:00
举报

1. 业界案例

目前前端性能监控系统大致为分两类:以GA为代表的代码监控和以webpagetest为代表的工具监控

代码监控依托于js代码并部署到需监控的页面,手动计算时间差或者使用浏览器的的API进行数据统计。

影响代码监控数据的因素有以下几种:

  • 浏览器渲染机制;
  • 浏览器对API的实现程度,比如performance API;

工具监控不用将统计代码部署到页面中,一般依托于虚拟机。以webpageTest为例,输入需统计的url并且选择运行次url的浏览器版本,webpageTest后台虚拟机对url进行请求分析后便可以给出各种性能指标,比如瀑布流、静态文件数量、首屏渲染时间等等。

代码监控和工具监控的对比如下表:

根据目前业务需求以及成本预算,最终决定采用代码监控方案。以下分别介绍代码监控各方面的实现细节。

2. 前端性能监控指标

前端性能统计的数据大致有以下几个:

  • 白屏时间:从打开网站到有内容渲染出来的时间节点;
  • 首屏时间:首屏内容渲染完毕的时间节点;
  • 用户可操作时间节点:domready触发节点;
  • 总下载时间:window.onload的触发节点。

下面介绍几种以上几个数据的统计方案。

2.1 常规统计方案

使用注入代码监控的方式统计以上指标,在没有一些浏览器新API(如下文将提到的timing API)的支持下,得到的数据大都是估值,虽然不准确,但也有一定的参考价值。

2.1.1 白屏时间

白屏时间节点指的是从用户进入网站(输入url、刷新、跳转等方式)的时刻开始计算,一直到页面有内容展示出来的时间节点。这个过程包括dns查询、建立tcp连接、发送首个http请求(如果使用https还要介入TLS的验证时间)、返回html文档、html文档head解析完毕。

使用注入代码监控无法获取解析html文档之前的时间信息,目前普遍使用的白屏时间统计方案是在html文档的head中所有的静态资源以及内嵌脚本/样式之前记录一个时间点,在head最底部记录另一个时间点,两者的差值作为白屏时间。如下:

<html>
<head>
<meta charset="UTF-8"/>
<!--这里还有一大串meta信息-->
<script>
var start_time = new Date();//统计起点,实际为html开始解析的时间节点
</script>
<link href='a.css'></link>
<script src='a.js'></script>
<script>
var end_time = new Date();//统计起点,实际为html开始解析的时间节点
</script>
</head>
<body>
</body>
</html>

上述代码中的end_timestart_time的差值一般作为白屏时间的估值,但理论上来讲,这个差值只是浏览器解析html文档head的时间,并非准确的白屏时间。

2.1.2 首屏时间

首屏时间的统计比较复杂,目前应用比较广的方案是将首屏的图片、iframe等资源添加onload事件,获取最慢的一个。

这种方案比较适合首屏元素数量固定的页面,比如移动端首屏不论屏幕大小都展示相同数量的内容,响应式得改变内容的字体、尺寸等。但是对于首屏元素不固定的页面,这种方案并不适用,最典型的就是PC端页面,不同屏幕尺寸下展示的首屏内容不同。上述方案便不适用于此场景。

2.1.3 可操作时间

用户可操作的时间节点即dom ready触发的时间,使用jquery可以通过$(document).ready()获取此数据,如果不使用jQuery可以参考这里通过原生方法实现dom ready。

2.1.4 总下载时间

总下载时间即window.onload触发的时间节点。

目前大多数web产品都有异步加载的内容,比如图片的lazyload等。如果总下载时间需要统计到这些数据,可以借鉴AOP的理念,在请求异步内容之前和之后分别打点,最后计算差值。不过通常来讲,我们说的总下载时间并不包括异步加载的内容。

2.2 使用window.performance API

window.performance 是W3C性能小组引入的新的API,目前IE9以上的浏览器都支持。一个performance对象的完整结构如下图所示:

memory字段代表JavaScript对内存的占用。

navigation字段统计的是一些网页导航相关的数据:

  1. redirectCount:重定向的数量(只读),但是这个接口有同源策略限制,即仅能检测同源的重定向;
  2. type 返回值应该是0,1,2 中的一个。分别对应三个枚举值:
    • 0 : TYPE_NAVIGATE (用户通过常规导航方式访问页面,比如点一个链接,或者一般的get方式)
    • 1 : TYPE_RELOAD (用户通过刷新,包括JS调用刷新接口等方式访问页面)
    • 2 : TYPE_BACK_FORWARD (用户通过后退按钮访问本页面)

最重要的是timing字段的统计数据,它包含了网络、解析等一系列的时间数据。

2.2.1 timing API

timing的整体结构如下图所示:

各字段的含义如下:

  • startTime:有些浏览器实现为navigationStart,代表浏览器开始unload前一个页面文档的开始时间节点。比如我们当前正在浏览baidu.com,在地址栏输入google.com并回车,浏览器的执行动作依次为:unload当前文档(即baidu.com)->请求下一文档(即google.com)。navigationStart的值便是触发unload当前文档的时间节点。 如果当前文档为空,则navigationStart的值等于fetchStart。
  • redirectStartredirectEnd:如果页面是由redirect而来,则redirectStart和redirectEnd分别代表redirect开始和结束的时间节点;
  • unloadEventStartunloadEventEnd:如果前一个文档和请求的文档是同一个域的,则unloadEventStartunloadEventEnd分别代表浏览器unload前一个文档的开始和结束时间节点。否则两者都等于0;
  • fetchStart是指在浏览器发起任何请求之前的时间值。在fetchStart和domainLookupStart之间,浏览器会检查当前文档的缓存;
  • domainLookupStartdomainLookupEnd分别代表DNS查询的开始和结束时间节点。如果浏览器没有进行DNS查询(比如使用了cache),则两者的值都等于fetchStart
  • connectStartconnectEnd分别代表TCP建立连接和连接成功的时间节点。如果浏览器没有进行TCP连接(比如使用持久化连接webscoket),则两者都等于domainLookupEnd
  • secureConnectionStart:可选。如果页面使用HTTPS,它的值是安全连接握手之前的时刻。如果该属性不可用,则返回undefined。如果该属性可用,但没有使用HTTPS,则返回0;
  • requestStart代表浏览器发起请求的时间节点,请求的方式可以是请求服务器、缓存、本地资源等;
  • responseStartresponseEnd分别代表浏览器收到从服务器端(或缓存、本地资源)响应回的第一个字节和最后一个字节数据的时刻;
  • domLoading代表浏览器开始解析html文档的时间节点。我们知道IE浏览器下的document有readyState属性,domLoading的值就等于readyState改变为loading的时间节点;
  • domInteractive代表浏览器解析html文档的状态为interactive时的时间节点。domInteractive并非DOMReady,它早于DOMReady触发,代表html文档解析完毕(即dom tree创建完成)但是内嵌资源(比如外链css、js等)还未加载的时间点;
  • domContentLoadedEventStart:代表DOMContentLoaded事件触发的时间节点: 页面文档完全加载并解析完毕之后,会触发DOMContentLoaded事件,HTML文档不会等待样式文件,图片文件,子框架页面的加载(load事件可以用来检测HTML页面是否完全加载完毕(fully-loaded))。
  • domContentLoadedEventEnd:代表DOMContentLoaded事件完成的时间节点,此刻用户可以对页面进行操作,也就是jQuery中的domready时间;
  • domComplete:html文档完全解析完毕的时间节点;
  • loadEventStartloadEventEnd分别代表onload事件触发和结束的时间节点
2.2.2 计算性能指标

可以使用Navigation.timing 统计到的时间数据来计算一些页面性能指标,比如DNS查询耗时、白屏时间、domready等等。如下:

  • DNS查询耗时 = domainLookupEnd - domainLookupStart
  • TCP链接耗时 = connectEnd - connectStart
  • request请求耗时 = responseEnd - responseStart
  • 解析dom树耗时 = domComplete - domInteractive
  • 白屏时间 = domloadng - fetchStart
  • domready时间 = domContentLoadedEventEnd - fetchStart
  • onload时间 = loadEventEnd - fetchStart
2.2.3 Resource timing API

Resource timing API是用来统计静态资源相关的时间信息,详细的内容请参考W3C Resource timing。这里我们只介绍performance.getEntries方法,它可以获取页面中每个静态资源的请求,如下:

可以看到performance.getEntries返回一个数组,数组的每个元素代表对应的静态资源的信息,比如上图展示的第一个元素对应的资源类型initiatorType是图片img,请求花费的时间就是duration的值。

关于Resource timing API的使用场景,感兴趣的同学可以深入研究。

2.3 参考资料
  1. Facebook测速方案
  2. Measuring Page Load Speed with Navigation Timing;
  3. 前端数据之美 -- 基础篇;
  4. 7 天打造前端性能监控系统;
  5. phantomjs ;
  6. 前端相关数据监控
  7. 研究首屏时间?你先要知道这几点细节

3. JavaScript代码异常监控

JavaScript异常一般有两方面:语法错误运行时错误。两种错误的捕获和处理方式不同,从而影响具体的方案选型。通常来说,处理JS异常的方案有两种:try...catch捕获 和 window.onerror捕获。以下就两种方案分别分析各自的优劣。

虽然语法错误本应该在开发构建阶段使用测试工具避免,但难免会有马失前蹄部署到线上的时候。

3.1 try...catch捕获

这种方案要求开发人员在编写代码的时候,在预估有异常发生的代码段使用try...catch,在发生异常时将异常信息发送给接口:

try{
//可能发生异常的代码段
}catch(e){
//将异常信息发送服务端
}

try...catch的优点是可以细化到每个代码块,并且可以自定义错误信息以便统计。

具体到上文提到的两种js异常,try...catch无法捕获语法错误,当遇到语法错误时,浏览器仍然会抛出错误Uncaught SyntaxError,但是不会被捕获,不会走进catch的代码块内。

另外,如果try代码块中有回调函数也不会被捕获,比如:

try{
var btn = $('#btn');
    btn.on('click',function(){
        //throw error
    });
}catch(e){}

上述代码中btn的监听函数里抛出的异常无法被外层的catch捕获到,必须额外套一层:

try{
var btn = $('#btn');
    btn.on('click',function(){
        try{
            //throw error
        }catch(e){}
    });
}catch(e){}

综上所述,try...catch方案的部署非常复杂,如果人工部署除了要求巨量的工作量,还跟开发人员的能力和经验有关。如果依赖编译工具部署(比如fis),那每个代码块都套一层try...catch也是非常难看的并且容易引发一些不可预估的问题。

3.2 window.onerror捕获

这种方式不需要开发人员在代码中书写大量的try...catch,通过给window添加onerror监听,在js发生异常的时候便可以捕获到错误信息,语法异常和运行异常均可被捕获到。但是window.onerror这个监听必须放在所有js文件之前才可以保证能够捕获到所有的异常信息。

window.onerror事件的详细信息参考这里

/**
 * @param {String}  errorMessage   错误信息
 * @param {String}  scriptURL      出错文件的URL
 * @param {Long}    lineNumber     出错代码的行号
 * @param {Long}    columnNumber   出错代码的列号
 * @param {Object}  errorObj       错误信息Object
 */
window.onerror = function(errorMessage, scriptURL, lineNumber,columnNumber,errorObj) { 
    // code..
}

onerror的实现方式各浏览器略有差异,但是前三个参数都是相同的,某些低版本浏览器没有后两个参数。

最后一个参数errorObj各浏览器实现的程度不一致,具体可参考这里

下图是被onerror捕获到的一个异常的具体信息:

综上所述,window.onerror方案的优点是减少了开发人员的工作量,部署方便,并且可以捕获语法错误和运行错误。缺点是错误信息不能自定义,并且errorObj每种浏览器的实现有略微差异,导致需统计的信息有局限性。

3.3 跨域JS文件异常的捕获

为了提高web性能,目前大部分web产品架构中都有CDN这一环,将资源部署到不同的域名上,充分利用浏览器的并发请求机制。那么在跨域JS文件中发生异常的时候,onerror监听会捕获到什么信息呢?请看下图:

只有一个稍微有价值的信息Script error,其他什么信息都没有,为什么会这样呢?

我们都知道浏览器有同源资源限制,常规状态下是无法进行跨域请求的。而script、img、iframe标签的src属性是没有这种限制的,这也是很多跨域方案的基础。但是即使script标签可以请求到异域的js文件,此文件中的信息也并不能暴露到当前域内,这也是浏览器的安全措施所致。

那么有没有办法获取到异域资源的异常信息呢?

其实很简单,目前可以说基本上所有的web产品对于js/css/image等静态资源都在服务端设置了Access-Control-Allow-Origin: *的响应头,也就是允许跨域请求。在这个环境下,只要我们在请求跨域资源的script标签上添加一个crossorigin属性即可:

<script src="http://static.toutiao.com/test.js" crossorigin></script>

这样的话,异域的test.js文件中发生异常时便可以被当前域的onerror监听捕获到详细的异常信息。

3.4 参考资料
  1. 构建web前端异常监控系统;
  2. 前端代码异常日志收集与监控;
  3. 前端代码异常监控
本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自作者个人站点/博客。
原始发表:2016-03-23 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 作者个人站点/博客 前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 1. 业界案例
  • 2. 前端性能监控指标
    • 2.1 常规统计方案
      • 2.1.1 白屏时间
      • 2.1.2 首屏时间
      • 2.1.3 可操作时间
      • 2.1.4 总下载时间
    • 2.2 使用window.performance API
      • 2.2.1 timing API
      • 2.2.2 计算性能指标
      • 2.2.3 Resource timing API
    • 2.3 参考资料
    • 3. JavaScript代码异常监控
      • 3.1 try...catch捕获
        • 3.2 window.onerror捕获
          • 3.3 跨域JS文件异常的捕获
            • 3.4 参考资料
            相关产品与服务
            应用性能监控
            应用性能监控(Application Performance Management,APM)是一款应用性能管理平台,基于实时多语言应用探针全量采集技术,为您提供分布式性能分析和故障自检能力。APM 协助您在复杂的业务系统里快速定位性能问题,降低 MTTR(平均故障恢复时间),实时了解并追踪应用性能,提升用户体验。
            领券
            问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档