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应用实时监控服务ARMS:ARMS分位数指标计算原理

更新时间:Oct 23, 2024

ARMS支持通过分位数统计指标数据,本文介绍ARMS分位数指标的计算原理。

背景介绍

分位数是将一组数据按照大小顺序分成若干等份的数值点,用来表示数据的分布情况。常见的分位数包括:

  • P50代表中位数,即将数据分为两等份的数值点。

  • P75表示数据中排在前75%的数值点。

  • P90表示数据中排在前90%的数值点。

  • P99表示数据中排在前99%的数值点。

通过分位数可以更直观地了解数据的分布情况,以及数据中的极端值和离群值。

示例说明

示例样本:[2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 20]

对应的分位数分别为:

  • P50: 10

  • P75: 16

  • P90: 18

  • P99: 20

分位数指标示例

新版控制台

开启分位数统计功能的操作请参见Java应用自定义配置

2024-10-22_16-54-41

旧版控制台

开启分位数统计功能的操作请参见自定义配置

2024-10-22_16-51-03

ARMS探针分位数计算原理

4.x及以上版本探针基于分桶的方式来计算耗时分位数,目前默认的分桶边界为:

[0.0, 5.0, 10.0, 25.0, 50.0, 75.0, 100.0, 250.0, 500.0, 750.0, 1000.0, 2500.0, 5000.0, 7500.0, 10000.0]。

对应的分桶耗时区间为:

  • 桶0:(-∞, 0.0]

  • 桶1:(0.0, 5.0]

  • 桶2:(5.0, 10.0]

  • 桶3:(10.0, 25.0]

  • 桶4:(25.0,50.0]

  • 桶5:(50.0,75.0]

  • 桶6:(75.0,100.0]

  • 桶7:(100.0,250.0]

  • 桶8:(250.0,500.0]

  • 桶9:(500.0,750.0]

  • 桶10:(750.0,1000.0]

  • 桶11:(1000.0,2500.0]

  • 桶12:(2500.0,5000.0]

  • 桶13:(5000.0,7500.0]

  • 桶14:(7500.0,10000.0]

  • 桶15:(10000.0, +∞]

下面结合示例说明中的样本说明ARMS计算分位数的原理。

  1. 针对每一个样本点,确定该样本点对应的分桶,并对对应的分桶计数器计数加1,得到如下结果:

    • 桶0:0

    • 桶1:2

    • 桶2:5

    • 桶3:7

    • 桶4:0

    • 桶5:0

    • 桶6:0

    • 桶7:0

    • 桶8:0

    • 桶9:0

    • 桶10:0

    • 桶11:0

    • 桶12:0

    • 桶13:0

    • 桶14:0

    • 桶15:0

  2. 计算分位数。

    以计算P75为例。

    1. 先根据需要计算的分位数计算分桶表。

      P75即需要保证75%的数据在左边,共有14个样本数据,14*0.75 = 10.5,需要找到一个分桶,该分桶的数据和该分桶左边的数据加起来需要有11个样本,所以找到桶3。

    2. 按照线性插值的方法计算最终分位数。

      桶0 + 桶1 + 桶2已经有7个数据点了,所以在桶3中仅需要找4个数据点,桶3中总共有7个数据点,再结合桶3的区间(10.0, 25.0]

      所以最终P75 = 10.0 + (25.0-10.0)* 4 / 7 = 18.6。

分位数优缺点分析

优点:开销极小,无需保存全量样本数据即可计算任意分位数。

缺点:在耗时极小、耗时极大、样本数很少等场景下,分位数存在计算不准确的情况。

ARMS调用链分析分位数计算原理

调用链分析中分位数是以满足页面过滤条件的所有Span的耗时为样本数据,并调用日志服务的SQL函数计算得到,详情请参见函数概览中估算函数的approx_percentile函数说明。