分布式鏈路追蹤

分布式鏈路追蹤是一種用于監(jiān)控和調試分布式系統(tǒng)中請求流程的方法，在微服務架構非常重要。

隨著微服務架構的流行，在復雜的微服務架構系統(tǒng)中，會形成一個非常復雜的分布式服務調用鏈路。

如下圖所示：

當系統(tǒng)出現故障或異常時，需要快速確定問題的源頭。

分布式鏈路追蹤能夠幫助您識別故障點，追蹤請求在哪個環(huán)節(jié)出現問題，從而更快地排除故障。

分布式鏈路追蹤原理

分布式鏈路追蹤的原理涉及多個關鍵概念和組件，如下圖所示：

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主要會包含如下8大組件：

1.追蹤（Trace）

追蹤是一個請求在分布式系統(tǒng)中的全局視圖，顯示了請求從起始到終點的流程，一個追蹤通常由多個分布式跨度（Span）組成。

2.跨度（Span）

跨度表示一個操作的時間片段，它記錄了操作的開始和結束時間、操作名稱、標簽等信息。

例如：一個HTTP請求、數據庫查詢等都可以是一個跨度。

3.上下文傳遞（Context Propagation）

在分布式系統(tǒng)中，跨度之間需要共享上下文信息，以便正確地構建追蹤。

上下文傳遞確保在請求跨越不同服務時，相關信息如請求ID、時間戳等能夠被正確傳遞。

4.唯一標識

為了構建一個完整的追蹤，每個跨度都需要一個唯一的標識符，這個標識符被用于關聯不同跨度，構建一個完整的追蹤視圖。

5.采樣（Sampling）

由于分布式追蹤可能會產生大量的數據，采樣是一種控制數據收集量的方法。通過采樣，只有一部分請求和跨度會被記錄，以減少資源消耗。

6.代理和收集器

在應用程序中嵌入追蹤代理，它負責捕獲應用程序中的跨度數據，這些代理將跨度數據發(fā)送到追蹤收集器進行處理。

7.存儲和索引

追蹤收集器將跨度數據存儲在后端的存儲系統(tǒng)中，通常是分布式數據庫或索引系統(tǒng)，這些存儲系統(tǒng)用于存儲、索引和檢索跨度數據。

8.可視化界面

存儲的跨度數據可以通過可視化界面進行查詢和展示，開發(fā)人員和運維人員可以使用這些界面來查看請求路徑、性能信息和問題定位。

分布式鏈路追蹤系統(tǒng)

有許多分布式鏈路追蹤系統(tǒng)和工具可以幫助實現這些原理。一些常見的分布式鏈路追蹤系統(tǒng)包括：

1.Skywalking

SkyWalking和Zipkin一樣，也是一個開源的應用性能監(jiān)控和分析系統(tǒng)，在國內使用較多。

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主要功能：

• 全鏈路追蹤： SkyWalking 支持全鏈路追蹤，可以追蹤分布式系統(tǒng)中請求的流程路徑。
• 多語言支持： SkyWalking 提供多語言的客戶端，包括：Java、Python、Go、.NET等。
• 性能指標收集： 除了追蹤數據，SkyWalking 還可以收集系統(tǒng)性能指標，比如：響應時間、吞吐量、錯誤率等。
• 告警與通知： SkyWalking 允許設置警報規(guī)則，當性能或指標達到預定的閾值時，可以觸發(fā)告警通知。

工作原理：

• 代理和收集器： 在應用程序中嵌入 SkyWalking 代理，它會捕獲請求中的跨度數據，并將數據發(fā)送到 SkyWalking 收集器。
• 數據存儲： SkyWalking 收集器將跨度數據存儲在后端的存儲系統(tǒng)中，通常是數據庫或索引系統(tǒng)。這些存儲系統(tǒng)用于存儲、索引和檢索跨度數據。
• 可視化界面： 存儲的跨度數據可以通過 SkyWalking 的可視化界面查詢和展示。用戶可以使用界面查看請求的路徑、性能信息和指標圖表。

2.Zipkin

Zipkin是一款開源的分布式實時數據追蹤系統(tǒng)，Zipkin 是一個獨立的開源項目，由Twitter開發(fā)并開源。

Zipkin 提供了可視化界面，用于查看請求的流程、跨度和時間線。

如下圖所示：

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工作原理：

• 代理收集數據： 在應用程序中嵌入 Zipkin 代理，它會捕獲請求中的跨度數據，并將數據發(fā)送到 Zipkin 收集器。
• 數據存儲： Zipkin 收集器將跨度數據存儲在后端的存儲系統(tǒng)中，通常是數據庫或索引系統(tǒng)。這些存儲系統(tǒng)用于存儲、索引和檢索跨度數據。
• 可視化界面： 存儲的跨度數據可以通過 Zipkin 的可視化界面查詢和展示。用戶可以使用界面查看請求的路徑、性能信息和時間線。

3.Sleuth

Sleuth是 Spring Cloud的鏈路追蹤組件，也同樣實現了分布式跟蹤解決方案。

Sleuth主要是為Spring生態(tài)系統(tǒng)設計的，它提供了與Spring Boot和Spring Cloud的緊密集成，使開發(fā)人員能夠更輕松地將分布式追蹤添加到Spring應用中。

Zipkin和Sleuth都是用于實現分布式追蹤的工具，但Sleuth更加專注于與Spring生態(tài)系統(tǒng)的集成，而Zipkin則更加通用，可以適用于多種語言和框架。

4.Jaeger

Jaeger 一個開源的分布式鏈路追蹤系統(tǒng)，由CNCF維護，它支持跨度數據的收集、存儲、索引和可視化。

5.PinPoint

Pinpoint 是一個開源的分布式應用性能監(jiān)控工具，專注于跟蹤和監(jiān)控分布式應用程序和微服務架構的性能。

綜上所述，分布式鏈路追蹤是一個關鍵工具，用于分析分布式系統(tǒng)中的請求流程和性能。

通過構建完整的請求追蹤，開發(fā)人員和運維人員可以更好地理解系統(tǒng)的工作方式，找出性能問題，并提供更好的用戶體驗。