Sleuth + Zipkin分布式链路追踪

2022/3/26 6:25:20

编程Tag： 请求服务 span Zipkin 链路 sleuth

本文主要是介绍Sleuth + Zipkin分布式链路追踪，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

一、分布式链路追踪技术适用场景(问题场景)

为了支撑日益增⻓的庞大业务量，我们会使用微服务架构设计我们的系统，使得我们的系统不仅能够通过集群部署抵挡流量的冲击，又能根据业务进行灵活的扩展。
那么，在微服务架构下，一次请求少则经过三四次服务调用完成，多则跨越几十个甚至是上百个服务节点。那么问题接踵而来:

1)如何动态展示服务的调用链路?(比如A服务调用了哪些其他的服务---依赖关系)

2)如何分析服务调用链路中的瓶颈节点并对其进行调优?(比如A—>B—>C，C 服务处理时间特别⻓)

3)如何快速进行服务链路的故障发现?

分布式链路追踪技术

如果我们在一个请求的调用处理过程中，在各个链路节点都能够记录下日志，并最终将日志进行集中可视化展示，那么我们想监控调用链路中的一些指标就有希望了~~~比如，请求到达哪个服务实例?请求被处理的状态怎样?处理耗时怎样?这些都能够分析出来了...

市场上的分布式链路追踪方案

分布式链路追踪技术已然成熟，产品也不少，国内外都有，比如

Spring Cloud Sleuth + Twitter Zipkin 阿里巴巴的“鹰眼”
大众点评的“CAT”
美团的“Mtrace”
京东的“Hydra”
新浪的“Watchman”
另外还有最近也被提到很多的Apache Skywalking。

二、分布式链路追踪技术核心思想

本质:记录日志，作为一个完整的技术，分布式链路追踪也有自己的理论和概念

一个请求通过网关服务路由到下游的微服务-1，然后微服务-1调用微服务-2，拿到结果后再调用微服务-3，最后组合微服务-2和微服务-3的结果，通过网关返回给用户

当下主流的的分布式链路追踪技术/系统所基于的理念都来自于Google 的一篇论文《Dapper, a Large-Scale Distributed Systems Tracing Infrastructure》

上图标识一个请求链路，一条链路通过TraceId唯一标识，span标识发起的请求信息，各span通过parrentId关联起来

Trace:服务追踪的追踪单元是从客户发起请求(request)抵达被追踪系统的边界开始，到被追踪系统向客户返回响应(response)为止的过程
Trace ID:为了实现请求跟踪，当请求发送到分布式系统的入口端点时，只需要服务跟踪框架为该请求创建一个唯一的跟踪标识Trace ID，同时在分布式系统内部流转的时候，框架失踪保持该唯一标识，直到返回给请求方一个Trace由一个或者多个Span组成，每一个Span都有一个SpanId，Span中会记录 TraceId，同时还有一个叫做ParentId，指向了另外一个Span的SpanId，表明父子关系，其实本质表达了依赖关系
Span ID:为了统计各处理单元的时间延迟，当请求到达各个服务组件时，也是通过一个唯一标识Span ID来标记它的开始，具体过程以及结束。对每一个Span来说，它必须有开始和结束两个节点，通过记录开始Span和结束Span的时间戳，就能统计出该Span的时间延迟，除了时间戳记录之外，它还可以包含一些其他元数据，比如时间名称、请求信息等。

每一个Span都会有一个唯一跟踪标识 Span ID,若干个有序的 span 就组成了一个 trace。Span可以认为是一个日志数据结构，在一些特殊的时机点会记录了一些日志信息，比如有时间戳、spanId、TraceId，parentIde等，Span中也抽象出了另外一个概念，叫做事件，核心事件如下

CS :client send/start 客户端/消费者发出一个请求，描述的是一个span开始

SR: server received/start 服务端/生产者接收请求 SR-CS属于请求发送的网络延迟

SS: server send/finish 服务端/生产者发送应答 SS-SR属于服务端消耗时间

CR:client received/finished 客户端/消费者接收应答 CR-SS表示回复需要的时间(响应的网络延迟)

Spring Cloud Sleuth (追踪服务框架)可以追踪服务之间的调用，Sleuth可以记录一个服务请求经过哪些服务、服务处理时⻓等，根据这些，我们能够理清各微服务间的调用关系及进行问题追踪分析。

耗时分析:通过 Sleuth 了解采样请求的耗时，分析服务性能问题(哪些服务调用比较耗时)
链路优化:发现频繁调用的服务，针对性优化等 Sleuth就是通过记录日志的方式来记录踪迹数据的

我们往往把Spring Cloud Sleuth 和 Zipkin 一起使用，把 Sleuth 的数据信息发送给 Zipkin 进行聚合，利用 Zipkin 存储并展示数据。

三、Sleuth + Zipkin应用

3.1 每一个需要被追踪踪迹的微服务工程都引入依赖坐标

        <!--链路追踪-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-sleuth</artifactId>
        </dependency>

3.2 修改application.yml配置文件，添加日志级别

#分布式链路追踪 logging:
logging:
  level:
    org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet: debug
    org.springframework.cloud.sleuth: debug

这样的日志首先不容易阅读观察，另外日志分散在各个微服务服务器上，接下来我们使用zipkin统一聚合轨迹日志并进行存储展示

3.3 结合 Zipkin 展示追踪数据

Zipkin 包括Zipkin Server和 Zipkin Client两部分，Zipkin Server是一个单独的服务，Zipkin Client就是具体的微服务

搭建Zipkin Server 构建

创建 zipkin-server 服务,引用依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>springcloud-parent</artifactId>
        <groupId>com.wuzx</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>zipkin-server</artifactId>

    <properties>
        <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
    </properties>

    <dependencies>
        <!--zipkin-server的依赖坐标-->
        <dependency>
            <groupId>io.zipkin.java</groupId>
            <artifactId>zipkin-server</artifactId>
            <version>2.12.3</version>
            <exclusions>
                <!--排除掉log4j2的传递依赖，避免和springboot依赖的日志组件冲突-->
                <exclusion>
                    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                    <artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>

        <!--zipkin-server ui界面依赖坐标-->
        <dependency>
            <groupId>io.zipkin.java</groupId>
            <artifactId>zipkin-autoconfigure-ui</artifactId>
            <version>2.12.3</version>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

启动类,@EnableZipkinServer开启zipkin sever

@SpringBootApplication
@EnableZipkinServer
public class ZipKinServerApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ZipKinServerApplication.class, args);
    }
}

配置文件 application.yml

server:
  port: 9411
management:
  metrics:
    web:
      server:
        auto-time-requests: false # 关闭自动检测

Zipkin Client 构建

pom中添加 zipkin 依赖

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-zipkin</artifactId>
</dependency>

application.yml 中添加对zipkin server的引用

spring:
  application:
    name: gateway
  zipkin:
    base-url: http://localhost:9411 # zipkin server的请求地址
    sender:
      type: web  # web 客户端将踪迹日志数据通过网络请求的方式传送到服务端 # kafka/rabbit 客户端将踪迹日志数据传递到mq进行中转
  sleuth:
    sampler:
      # # 采样率 1 代表100%全部采集 ，默认0.1 代表10% 的请求踪迹数据会被采
      #集
      ## 生产环境下，请求量非常大，没有必要所有请求的踪迹数据都采集分析，对
      #于网络包括server端压力都是比较大的，可以配置采样率采集一定比例的请求的踪迹 数据进行分析即可
      probability: 1

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