链路追踪详解（五）：链路传播 Header 详解

链路追踪作为分布式系统中不可或缺的一部分，可以帮助开发和运维人员了解请求在系统中的流转链路，快速定位问题和识别性能瓶颈。而链路传播 Header 是实现跨服务调用链跟踪的关键机制，通过链路传播 Header，使得跟踪信息在不同服务间的透明传递，从而构建出完整的请求链路。

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链路传播 Header 的作用

在分布式系统中，请求通常会经过多个组件和服务。为了实现链路追踪，需要在请求流转过程中传递一些特定的 Header 信息。这些 Header 用于标识和关联不同服务之间的请求，从而构建完整的请求链路。这些 Header 如同“信使”，确保请求在跨越多个微服务时，上下文信息（如追踪ID、span ID等）能够被准确无误地传递下去。

链路传播 Header 的主要作用包括：

传递 Trace ID 和 Span ID：确保每个服务都能识别和关联请求。
传递采样决策：决定是否对请求进行采样和记录。
传递上下文信息：传递与请求相关的上下文信息，如用户信息、请求参数等。

常见的三种链路传播 Header 标准

1、W3C Trace Context

W3C Trace Context 是一个开放标准，用于定义链路传播 Header 的格式和语义。旨在提供一种统一的方式，在不同的链路追踪系统和服务之间传递追踪信息，opentelemetry 就遵守了这个标准。W3C Trace Context 包括两个主要的 Header：

- traceparent：用于传递 Trace ID、Span ID 和采样决策。
- tracestate：用于传递与请求相关的上下文信息。

traceparent Header 的格式如下：

traceparent: 00-4bf92f3577b34da6a3ce929d0e0e4736-00f067aa0ba902b7-01

版本号（Version）：前两位表示版本号，目前为 00。
Trace ID：接下来的 32 位表示 Trace ID。
Span ID：接下来的 16 位表示 Span ID。
采样决策（Trace Flags）：最后两位表示采样决策，01 表示采样，00 表示不采样。

tracestate Header 用于传递与请求相关的上下文信息。格式如下：

tracestate: congo=t61rcWkgMzE

tracestate Header 可以包含多个键值对，每个键值对由逗号分隔，每个键值对的格式为 key=value。

2、B3 Propagation

B3 Propagation 是由 Twitter 开发的一个链路传播 Header 标准，广泛应用于 Zipkin 等链路追踪系统。B3 Propagation 包括以下几个 Header：

X-B3-TraceId：传递 Trace ID。
X-B3-SpanId：传递 Span ID。
X-B3-ParentSpanId：传递父 Span ID。
X-B3-Sampled：传递采样决策。1 表示采样，0 表示不采样。
X-B3-Flags：传递调试标志。1 表示开启调试，0 表示关闭调试。

3、Jaeger Propagation

Jaeger 是一个开源的链路追踪系统，支持多种链路传播 Header 标准，包括 W3C Trace Context 和 B3 Propagation。Jaeger 还定义了一种自有的链路传播 Header 格式：

uber-trace-id：传递 Trace ID、Span ID、父 Span ID 和采样决策。

uber-trace-id Header 的格式如下：

uber-trace-id: 4bf92f3577b34da6a3ce929d0e0e4736:00f067aa0ba902b7:0020000000000001:01

Trace ID：前 32 位表示 Trace ID。
Span ID：接下来的 16 位表示 Span ID。
父 Span ID：接下来的 16 位表示父 Span ID。
采样决策：最后两位表示采样决策，01 表示采样，00 表示不采样。

小结

链路传播 Header 是实现效链路追踪的基础，通过一系列精心设计的 Header 字段，在服务间传递必要的追踪信息，为系统监控、故障排查和性能优化提供了强大支持。随着微服务架构的普及和云原生技术的发展，链路追踪的重要性日益凸显，深入理解和正确应用链路传播 Header，已成为现代软件开发与运维不可或缺的技能之一。