分布式链路追踪 Zipkin+Sleuth（8）

项目的源码地址
Spring Cloud Alibaba 工程搭建（1）
Spring Cloud Alibaba 工程搭建连接数据库（2）
Spring Cloud Alibaba 集成 nacos 以及整合 Ribbon 与 Feign 实现负载调用（3）
Spring Cloud Alibaba Ribbon 负载调用说明（4）
Spring Cloud Alibaba 核心理论 CAP与BASE理论简单理解（5）
Spring Cloud Alibaba Sentinel 集成与限流实战（6）
Spring Cloud Alibaba 网关 Gateway 集成（7）
在这里插入图片描述

前面我们已经搭建了好几个组件了，会发现，其实就是各个组件的引入，以及相关的配置，其实如果是简单使用的话，这块不算复杂，我们先从简单入手嘛，后面有个基础或者概念了，就可以深入去学习了。但是在基础上面我们会遇到一个问题，就是分布式的环境下面，怎么能快速定位问题呢？

问题的复杂性

这里我们先抛出两个常见问题

  • 微服务调用链路出现了问题怎么快速排查？
  • 微服务调用链路耗时长怎么定位是哪个服务？

链路追踪系统

分布式应用架构虽然满足了应用横向扩展的需求，但是运维和诊断的过程变得越来越复杂，例如会遇到接口诊断困难、应用性能诊断复杂、架构分析复杂等难题，传统的监控工具并无法满足，分布式链路系统由此诞生。

核心在于将一次请求分布式调用，使用GPS定位串起来，记录每个调用的耗时、性能等日志，并通过可视化工具展示出来。

AlibabaCloud全家桶还没对应的链路追踪系统，我们使用Sleuth和zipking搭建先。

Sleuth 链路追踪

Spring Cloud Sleuth 为 Spring Cloud 实现了分布式跟踪解决方案。兼容 Zipkin，HTrace 和其他基于日志的追踪系统，例如 ELK（Elasticsearch 、Logstash、 Kibana）。

Spring Cloud Sleuth 提供了以下功能：

  • 链路追踪：通过 Sleuth 可以很清楚的看出一个请求都经过了那些服务，可以很方便的理清服务间的调用关系等。
  • 性能分析：通过 Sleuth 可以很方便的看出每个采样请求的耗时，分析哪些服务调用比较耗时，当服务调用的耗时随着请求量的增大而增大时， 可以对服务的扩容提供一定的提醒。
  • 数据分析：优化链路：对于频繁调用一个服务，或并行调用等，可以针对业务做一些优化措施。
  • 可视化错误：对于程序未捕获的异常，可以配合 Zipkin 查看。

项目集成

先把网关的部分测试功能屏蔽掉
屏蔽掉测试的部分
全局的过滤器注释掉 @Component，这样子就不会起作用了
注释调用全局过滤器

在每个模块的Pom 文件下面都加上 sleuth 的依赖包
增加依赖

<!--添加 sleuth -->
<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-sleuth</artifactId>
</dependency>

现在访问下：http://localhost:8888/order-server/api/v1/video_order/findById?videoId=30
访问下请求
接下来我们分别看下对应服务的日志输出
gateway的日志输出
order服务
Video服务
这里我们将三个日志都贴出来：

## gateway 网关
[api-gateway,c5c191b5b83b38da,c5c191b5b83b38da,true]## 订单服务
[demo-order,c5c191b5b83b38da,0e1fd1455f72d197,true]## 视频服务
[demo-video,c5c191b5b83b38da,a30ced4f7a906cbb,true]

参数说明

第一个值，spring.application.name 的值第二个值，c5c191b5b83b38da，sleuth 生成的一个ID，叫Trace ID，用来标识一条请求链路，一条请求链路中包含一个Trace ID，多个Span ID第三个值，c5c191b5b83b38da、span id 基本的工作单元，获取元数据，如发送一个http第四个值：false，是否要将该信息输出到 zipkin 服务中来收集和展示。

相关术语

  • Trace (一条完整链路–包含很多span(微服务接口))
    由一组Trace Id（贯穿整个链路）相同的Span串联形成一个树状结构。为了实现请求跟踪，当请求到达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标识（即TraceId），同时在分布式系统内部流转的时候，框架始终保持传递该唯一值，直到整个请求的返回。那么我们就可以使用该唯一标识将所有的请求串联起来，形成一条完整的请求链路。

  • Span
    代表了一组基本的工作单元。为了统计各处理单元的延迟，当请求到达各个服务组件的时候，也通过一个唯一标识（SpanId）来标记它的开始、具体过程和结束。通过SpanId的开始和结束时间戳，就能统计该span的调用时间，除此之外，我们还可以获取如事件的名称。请求信息等元数据。

  • Annotation
    用它记录一段时间内的事件，内部使用的重要注释：

    • cs（Client Send）客户端发出请求，开始一个请求的生命
    • sr（Server Received）服务端接受到请求开始进行处理， sr－cs = 网络延迟（服务调用的时间）
    • ss（Server Send）服务端处理完毕准备发送到客户端，ss - sr = 服务器上的请求处理时间
    • cr（Client Reveived）客户端接受到服务端的响应，请求结束。 cr - sr = 请求的总时间

Zipkin

什么是zipkin?

Zipkin 是 Twitter 的一个开源项目，它基于Google Dapper实现，它致力于收集服务的定时数据，以解决微服务架构中的延迟问题，包括数据的收集、存储展现、查找和我们可以使用它来收集各个服务器上请求链路的跟踪数据，并通过它提供的REST API接口来辅助我们查询跟踪数据以实现对分布式系统的监控程序。

也提供了方便的UI组件来帮助我们直观的搜索跟踪信息和分析请求链路明细，比如：可以查询某段时间内各用户请求的处理时间等。

下载
下载 zipkin
我这边使用的是这个这个版本 zipkin-server-2.12.9-exec.jar

java -jar zipkin-server-2.12.9-exec.jar

启动
访问：http://127.0.0.1:9411/zipkin/
zipkin
zipkin组成：Collector、Storage、Restful API、WebUI组成
zipkin
关于整个链路的时序图如下，其实通过时序图可以看到后面在返回给 User 的时候，有一个异步的操作将数据给到了 Collector 了，可以点击下这里，看下官方的说明
时序图

Zipkin+Sleuth整合实战

流程说明

这里我们来重复地说下这个过程：

  • Sleuth 收集跟踪信息通过 http 请求发送给zipkin server
  • Zipkin server进行跟踪信息的存储以及提供 Rest API 即可
  • Zipkin UI调用其API接口进行数据展示默认存储是内存，可也用 mysql 或者 elasticsearch 等存储

项目集成

在每个模块的POM文件上面都增加依赖

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

配置地址和采样百分比配置

spring:application:name: api-gatewayzipkin:base-url: http://127.0.0.1:9411/ #zipkin地址discovery-client-enabled: false  #不用开启服务发现
​sleuth:sampler:probability: 1.0 #采样百分

默认为0.1，即10%，这里配置1，是记录全部的sleuth信息，是为了收集到更多的数据（仅供测试用）。

在分布式系统中，过于频繁的采样会影响系统性能，所以这里配置需要采用一个合适的值。

启动服务
启动服务
访问下：http://localhost:8888/order-server/api/v1/video_order/findById?videoId=30
访问
这个时候控制台，也会有对应的日志出来
相关日志
这里我们访问下zipkin 的面板，刷新下就可以看到相关的信息了
zipkin 的面板
点击上面的请求信息，这里我们可以看到，整个请求耗时是：1.456s，经过了 3 个服务（所以深度为3）
请求链路

  • 第一个 api-gateway：就是整个请求的记录耗时
  • 第二个 api-gateway：就是从网关开始到返回给前端的耗时
  • 第三个 demo-order： 是从订单服务进入，然后返回给 api-gateway 的耗时
  • 第四个 demo-video：是在视频服务中的耗时

这里点击具体的一块，可以看到明细信息
具体明细信息

那我多请求几次看看，会发现下面请求时长就变化了，由于第一次请求会有一个预热的过程，所以第一次会慢一点
多次请求
当我请求多次list接口：http://localhost:8888/order-server/api/v1/video_order/list，会发现报错的请求是这样子的
报错请求点击这里可以看到依赖分析
依赖分析

Zipkin持久化配置

首先，我们先看下官网地址，点击这里看看，我们可以放到 MongoDB，或者 ES，MYSQL 上面，都是可以的。

Zipkin 持久化

需要在我们的数据库增加下面的表

CREATE TABLE IF NOT EXISTS zipkin_spans (`trace_id_high` BIGINT NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT 'If non zero, this means the trace uses 128 bit traceIds instead of 64 bit',`trace_id` BIGINT NOT NULL,`id` BIGINT NOT NULL,`name` VARCHAR(255) NOT NULL,`remote_service_name` VARCHAR(255),`parent_id` BIGINT,`debug` BIT(1),`start_ts` BIGINT COMMENT 'Span.timestamp(): epoch micros used for endTs query and to implement TTL',`duration` BIGINT COMMENT 'Span.duration(): micros used for minDuration and maxDuration query',PRIMARY KEY (`trace_id_high`, `trace_id`, `id`)
) ENGINE=InnoDB ROW_FORMAT=COMPRESSED CHARACTER SET=utf8 COLLATE utf8_general_ci;ALTER TABLE zipkin_spans ADD INDEX(`trace_id_high`, `trace_id`) COMMENT 'for getTracesByIds';
ALTER TABLE zipkin_spans ADD INDEX(`name`) COMMENT 'for getTraces and getSpanNames';
ALTER TABLE zipkin_spans ADD INDEX(`remote_service_name`) COMMENT 'for getTraces and getRemoteServiceNames';
ALTER TABLE zipkin_spans ADD INDEX(`start_ts`) COMMENT 'for getTraces ordering and range';CREATE TABLE IF NOT EXISTS zipkin_annotations (`trace_id_high` BIGINT NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT 'If non zero, this means the trace uses 128 bit traceIds instead of 64 bit',`trace_id` BIGINT NOT NULL COMMENT 'coincides with zipkin_spans.trace_id',`span_id` BIGINT NOT NULL COMMENT 'coincides with zipkin_spans.id',`a_key` VARCHAR(255) NOT NULL COMMENT 'BinaryAnnotation.key or Annotation.value if type == -1',`a_value` BLOB COMMENT 'BinaryAnnotation.value(), which must be smaller than 64KB',`a_type` INT NOT NULL COMMENT 'BinaryAnnotation.type() or -1 if Annotation',`a_timestamp` BIGINT COMMENT 'Used to implement TTL; Annotation.timestamp or zipkin_spans.timestamp',`endpoint_ipv4` INT COMMENT 'Null when Binary/Annotation.endpoint is null',`endpoint_ipv6` BINARY(16) COMMENT 'Null when Binary/Annotation.endpoint is null, or no IPv6 address',`endpoint_port` SMALLINT COMMENT 'Null when Binary/Annotation.endpoint is null',`endpoint_service_name` VARCHAR(255) COMMENT 'Null when Binary/Annotation.endpoint is null'
) ENGINE=InnoDB ROW_FORMAT=COMPRESSED CHARACTER SET=utf8 COLLATE utf8_general_ci;ALTER TABLE zipkin_annotations ADD UNIQUE KEY(`trace_id_high`, `trace_id`, `span_id`, `a_key`, `a_timestamp`) COMMENT 'Ignore insert on duplicate';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`trace_id_high`, `trace_id`, `span_id`) COMMENT 'for joining with zipkin_spans';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`trace_id_high`, `trace_id`) COMMENT 'for getTraces/ByIds';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`endpoint_service_name`) COMMENT 'for getTraces and getServiceNames';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`a_type`) COMMENT 'for getTraces and autocomplete values';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`a_key`) COMMENT 'for getTraces and autocomplete values';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`trace_id`, `span_id`, `a_key`) COMMENT 'for dependencies job';CREATE TABLE IF NOT EXISTS zipkin_dependencies (`day` DATE NOT NULL,`parent` VARCHAR(255) NOT NULL,`child` VARCHAR(255) NOT NULL,`call_count` BIGINT,`error_count` BIGINT,PRIMARY KEY (`day`, `parent`, `child`)
) ENGINE=InnoDB ROW_FORMAT=COMPRESSED CHARACTER SET=utf8 COLLATE utf8_general_ci;

Zipkin 启动的时候，需要自定数据源就好

java -jar zipkin-server-2.12.9-exec.jar --STORAGE_TYPE=mysql --MYSQL_HOST=127.0.0.1 --MYSQL_TCP_PORT=3306 --MYSQL_DB=zipkin_log --MYSQL_USER=admin --MYSQL_PASS=123456

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