JavaScript架构前端监控搭建过程步骤
作者：杨成功
前言
上一篇介绍了，前端为什么要有监控系统？前端监控系统的意义何在？有小伙伴看完后留言想听些详细的实现。那么本篇我们就开始介绍前端监控如何实现。
如果还不明白为什么，搞监控有什么用，建议先看上篇文章：为什么前端不能没有监控系统？
在动手实现之前，首先脑子里要有一个整体脉络，明白搭建前端监控具体的流程步骤有哪些。因为前端监控系统实际上是一个完整的全栈项目，而并不仅仅是前端，甚至主要的实现都是围绕在 数据方面 的。
当然了，还有一点说明，本篇的实现主要是面对普通业务，面向中小厂自研的方向。我看过大厂做的监控系统，非常复杂能力也非常强，动不动就是亿万级别的数据，最后整还到了大数据的方向。我只介绍如何实现主要功能，如何解决问题。
前端监控的搭建流程分以下几个阶段：
- 采集阶段：数据的采集
- API 阶段：搭建 API 应用，接收采集到的数据
- 数据存储阶段：API 应用对接数据库，将采集到的数据存起来
- 查询统计阶段：对采集到的数据进行查询，统计，分析
- 可视化阶段：前端通过 API 查询统计数据，做可视化展示
- 报警阶段：API 对接报警通知服务，如钉钉
- 部署阶段：应用整体部署上线
下面我就梳理一下每个阶段的关键实现思路。
采集阶段：要采集哪些数据？
做监控的第一步就是采集数据，有了数据才是实现监控的前提。
采集数据的意义就是记录用户在使用产品过程中的真实操作，结合上一篇我们的分析，真实操作产生的数据可以分两大类：异常数据 和 行为数据。
我们先分析一下异常数据。项目中的异常总体可以分为两大类，一类是前端异常，一类是接口异常。
前端异常
前端异常总结起来大概可以分为：
- JS 代码执行异常
- Promise 异常
- 静态资源加载异常
- console.error 异常
- 跨域异常
其中最重要的，也是我们遇到最多的，就是各种各样的 js 代码执行异常。比如类型错误，引用错误等等，这些异常大多是我们编码不严谨导致的，因此收集此类异常有利于我们改进编码质量。
然后就是 Promise 异常，Promise 是 ES6 最重要的属性之一，考验我们的 js 异步编程能力，集中体现在接口请求上面，因此这两部分的异常捕获非常关键。
除此之外，静态资源加载异常，一般指在 html 中引用一些图片地址，第三方 js 地址等，各种原因不能正常加载了，这个也要监听的到。
console.error 异常，一般是在用某个第三方前端框架，他里面自定义了一些错误，会用 console.error 抛出来，这类异常也有捕获的必要性。
至于跨域异常，这个我们常常碰到，一般在前后端开发时的联调阶段就能发现。不过也保不定后端在线上突然改了什么配置，导致前端跨域，为了安全这个也要监听一下。
前端的异常采集大概就这 5 种吧，基本囊括了前端 90% 以上的异常情况。
接口异常
接口异常属于后端的异常，但是接口异常会直接导致前端页面错误，因此这类异常是我们判断线上问题根源的重要依据。接口异常可以根据响应结果分类：
- 未响应/超时响应异常
- 4xx 请求异常
- 5xx 服务器异常
- 权限不足
有时候因为网络问题或者服务器问题，前端在发起请求之后迟迟未收到响应，请求被挂起，这种时候就属于未响应/超时响应异常。这类异常我们可以设置最大请求时间，超时之后主动断开请求，并添加一条接口超时记录。
除此之外，其他类型的接口异常我们就可以根据 HTTP 状态码 或者后端返回的指定字段如 error_code 来判断。
不管是用状态码还是其他判断方式，只要能区分异常类型就可以，这个不做严格要求。
4xx 异常类型是请求异常，一般是前端传递的参数问题，或者接口验证参数的问题。处理这类异常的关键是保存请求参数，可以方便前端排错。
5xx 错误是服务器内部处理的异常，这类异常的关键信息是报错时间，以及返回的异常说明，将这些保存下来，可以方便后端去查找日志。
权限不足我觉得也是一类重要的错误。因为现在某些管理系统的权限设计比较复杂，有时候突然莫名其妙的接口调不通，影响用户的下一步操作，这也需要记录和追踪。
行为数据
行为数据就比较宽泛了，用户任何有意义的操作我们都可以定义为行为数据。
比如点击某个按钮，停留了多久，新功能的点击率，什么时候使用，等等等等。自研监控系统的一大优点就是灵活，你需要任何有用的信息，都可以在这个阶段设计。
这个阶段非常关键，是监控系统设计的核心，所以我写的比较细，大家在这个阶段关于采集哪些数据也要多多考虑。而后面的阶段，则都是基于此设计的具体实现。
API 阶段：搭建上报数据的 API 接口
上一阶段做好了采集数据的方案，当采集到数据之后，接下来就要将 数据上报。
数据上报说白了就是通过调用一个 API 接口将这些数据传过去然后存在数据库中，因此本阶段的任务就是搭建上报数据的 API 接口应用。
作为一名光荣的前端工程师，开发接口，自然要选择同属 JS 家族的 Node.js 了。Node.js 目前的框架也比较多，我比较喜欢轻量好简洁的，需要什么自己安装，所以我选择简单经典的 Express 框架。
搭建 API 应用要做的事情有：
- 目录结构设计
- 路由设计
- 鉴权认证
- 参数验证
- 请求响应封装
- 错误处理
还有一些细节的处理。这个阶段对后端基础薄弱的同学来说，是非常好的学习时机。
我非常建议前端小伙伴们掌握一部分后端基本知识，至少在简单的原理方面明白是怎么回事。这个阶段主要是搞明白 API 应用是怎么搭建起来的，每个部分为什么要这么做，能解决什么问题，这样你的后端基础知识就会建立起来了。
框架搭好之后，主要做的就是设计接口 URL 然后写处理逻辑，保证这一步设计的接口能调通，并且能接收到数据。
数据存储阶段：接口对接数据库
上一步我们搭建好了 API 接口，接收到了采集的数据，那么我们这一步就是要对接数据库，将采集到的数据存到数据库里。
数据库的话，就选对前端最友好的，属于 NoSQL 家族的文档数据库 MongoDB。
这个数据库最大的特点是，存储的数据格式类似于 JSON，操作起来就像在 JS 中调用函数，组合 JOSN 数据一样，对我们前端理解和入门非常容易，在实战过程中你就能体会到它的优雅了。
数据存储阶段，主要介绍数据库的基本信息和操作，包括以下方面：
- 数据库怎么连接
- 怎么设计字段
- 怎么做验证
- 怎么写入
- 怎么查询
这个阶段比较关键的是 数据验证，在设计好数据库字段之后，我们希望所有写入的数据都要符合我们想要的数据格式。如果在验证之后不符合，我们可以补充或修改数据字段，或者直接拒绝写入，这样能保证数据的可靠性，也避免了不必要的数据清理。
做好了数据写入的工作，还要加一部分简单的查询和修改功能。因为你写入数据之后要看看执行成功没有，就可以查一个列表看结果了。
修改功能也很必要。前端监控中有一个很常见的需求是：计算用户的页面停留时间。我的方案是在用户进入某个页面的时候创建一条记录，然后在离开时，修改这条记录，加一个结束时间的字段，这就需要修改功能了。
最后还要提一下，很多人在聊怎么做 数据清洗。其实这个就看你前面存储数据的时候验证做的怎么样了。如果确实有可能存入无效的数据，那么就可以写一个清除数据的接口，写自己的清理逻辑，然后定时执行一下。
查询统计阶段：数据查询和统计分析
前面经过一系列准备我们完成了 API 接口和数据写入的功能，假设我们已经采集到了足够的数据并存入数据库，这个阶段就是好好利用这些数据的时候了。
本阶段的主要任务就是对数据进行检索和统计分析，基本上都是“查询”的操作。
这里的查询不单单只是查一下，具体怎么查，关系到了我们搜集的数据能否有效利用。我的思路还是从这两个方面入手：
- 行为数据：整体统计查询，看某个时间段的趋势
- 异常数据：单条查询，精确定位，排查具体的错误
当然了这只是从总体来说。行为数据也会单条查询，比如我要看某个时间某个用户做了什么操作，这就属于精确查找。异常数据也有统计，比如异常接口触发频率的排行等。
行为数据的数据量会非常大，在用户使用系统的过程中会频繁产生然后频繁被写入数据库。因此这类数据绝大多数情况是通过 聚合查询 的方式从页面，时间等多个维度做总体统计，最后得出一些百分比的结论。这些统计值可以大致反应出产品的实际使用情况。
这里有个优化点，因为频繁请求会加重接口负担，因此数据也可以本地先存储一部分，达到一定量之后再请求接口，一次性存入。
异常数据对开发人员来说非常重要，是我们定位和解决 bug 的神辅助。不同于行为数据的多条统计，异常数据我们更关心单独每一条记录的详细信息，方便我们一目了然的看到错误。
异常数据查询也比较简单，和普通的列表查询一样，返回最新的异常数据即可。当然了我们排查问题之后，还应该对处理好的异常标记为已处理，这样可以防止重复排查。
可以看出，这个阶段最主要的还是做统计接口，为下个阶段可视化图表展示做准备。
可视化阶段：最终的数据图表展现
上一个阶段我们开发了统计接口，查出了想要的数据结果，可惜这些结果只能程序员看懂，别人恐怕是看不懂。所以最终为了更直观的反应数据，我们要用前端可视化图表的方式，让这些数据活起来。
在这个阶段，我们终于回到了最熟悉的 前端领域。那本阶段的任务相对来说也简单顺手，基于 React 搭建一个新的前端应用，接入上一步的统计接口，再集成前端图表库，将统计结果用图表展现出来。
这个新应用是真正要对外展示的前端监控系统，给团队内部的开发或产品同学使用，这样他们可以实时查看产品生成的数据信息，从而解决自己的问题了。
这一阶段其实没什么关键问题要讲，主要就是选择一个好用的图表库，对接接口。还有图表的种类多种多样，要考虑哪些数据适合哪种图表，结合实际判断一下。
最后，监控系统的前端页面和接口数据肯定不能所有人都看，所以还要有基础的登录页面和功能。做到这里，本阶段的任务就结束了。
报警阶段：发现异常马上报警通知
上一阶段，监控系统前端搭建完成，并将统计数据展现为图表之后，整个监控系统就基本可用了。
但是还有一种情况，就是用户使用我们的产品突然报错了，错误信息也被写入了数据库。如果此时你没有主动刷新页面，事实上你也不可能一直刷新，那么这条错误我们是根本不知道的。
如果这是一个很致命的 bug，影响很广泛，Bug 发生我们竟然不知道，这就会给我们造成很大的损失。
所以呢，为了保证我们及时的解决 Bug，一个报警通知的功能就非常重要了。它的作用是在异常发生时，第一时间 推送给开发人员，这样大家才能立即发现问题，然后用最快的速度去解决，避免遗漏。
报警通知，一般现在通用的方案是对接钉钉或者是企业微信的机器人，我们这里使用钉钉。具体用哪个平台还得看你的主体在哪个平台。比如我的团队的主体在钉钉，那么在发送报警通知时，可以直接用手机号来 @ 你的任意组员，实现更精准的提醒。
这一部分是 API 应用的补充，申请钉钉开发者权限之后，在 API 中接入相关代码。
部署阶段：万事俱备只等上线
前面的几个阶段，我们完成了数据采集，API 应用搭建，数据存储，前端可视化展现，以及监控报警，整个前端监控系统的功能就全部完备了。最后一步就是将前后端数据库全部部署上线，供大家访问。
部署这块主要是 nginx 解析，https 配置，数据库安装，和 nodejs 的应用部署等，这个阶段的内容会偏运维一些。不过别担心，这里我也会对关键操作做详细介绍。
当这个系统上线以后，你就可以尝试在你的任意一个前端项目，根据第一篇的采集方法，将采集到的数据通过 API 保存，然后就可以登入监控系统查看真实的使用数据了。
当这一部分完成之后，恭喜你，一个小型的前端监控系统就搭建好了。后续可以基于此不断扩展功能，慢慢让这个自研的监控系统更加强大。
总结
本篇介绍了前端监控系统的搭建过程，将整体流程划分为几个阶段，简述了每个阶段要做什么事情，以及关键问题是什么，帮你理清搭建监控系统的思路，更多关于JavaScript架构前端监控搭建的资料请关注脚本之家其它相关文章！