分布式進(jìn)階-鏈路追蹤SpringCloudSleuth、Zipkin【實(shí)戰(zhàn)篇】

作者：王振軍 2023-11-21 08:25:09

Spring Cloud Sleuth 是 Spring Cloud 生態(tài)系統(tǒng)的一部分，它是一個(gè)分布式追蹤解決方案，用于監(jiān)視微服務(wù)架構(gòu)中的請(qǐng)求流程，并幫助開發(fā)者跟蹤請(qǐng)求在不同微服務(wù)之間的傳播路徑。

一、前言

我們?cè)谑褂梦⒎?wù)的時(shí)候，往往涉及到各個(gè)微服務(wù)之間的調(diào)用，肯定會(huì)存在深度的調(diào)用鏈路，如果出現(xiàn)BUG或者異常，就會(huì)讓問題定位和處理效率非常低。有了Sleuth ，就可以幫助我們記錄、跟蹤應(yīng)用程序中的請(qǐng)求和操作。通常與 Zipkin 配合使用，從而提供更全面的可視化應(yīng)用程序跟蹤和分析功能。

就像ElasticSearch和Kibana一樣！

復(fù)雜的鏈路調(diào)用如下圖所示:

在繼續(xù)往下看的同時(shí)，需要你具備Springboot整合Nacos構(gòu)建一個(gè)聚合項(xiàng)目的能力。

當(dāng)然如果不想自己來，小編也給大家準(zhǔn)備好了。大家可以下載運(yùn)行一下，開始下面的實(shí)戰(zhàn)！

防止Github訪問不了，這里把代碼提交到了Gitee。

cloud-sleuth-zipkin-demo代碼下載地址：https://gitee.com/wang-zhenjun/cloud-sleuth-zipkin-demo

二、Spring Cloud Sleuth 介紹

1、簡(jiǎn)介

Sleuth主要用于解決微服務(wù)架構(gòu)中的分布式系統(tǒng)跟蹤和調(diào)試問題。

官網(wǎng)文檔：https://docs.spring.io/spring-cloud-sleuth/docs/2.2.8.RELEASE/reference/html/。

2、核心概念

我們可以看一下官網(wǎng)的圖片：

簡(jiǎn)單名詞介紹：

?
cs：「客戶端發(fā)送」，客戶已提出請(qǐng)求。該注釋指示跨度的開始。sr：「服務(wù)器已接收」，服務(wù)器端收到請(qǐng)求并開始處理。從此時(shí)間戳中減去cs時(shí)間戳即可得出網(wǎng)絡(luò)延遲。ss：「服務(wù)器發(fā)送」，在請(qǐng)求處理完成時(shí)（當(dāng)響應(yīng)發(fā)送回客戶端時(shí)）進(jìn)行注釋。從這個(gè)時(shí)間戳中減去sr時(shí)間戳就可以得出服務(wù)器端處理請(qǐng)求所需的時(shí)間。cr：「客戶端已收到」，表示跨度的結(jié)束。客戶端已成功收到服務(wù)器端的響應(yīng)。從此時(shí)間戳中減去cs時(shí)間戳即可得出客戶端從服務(wù)器接收響應(yīng)所需的整個(gè)時(shí)間。
?

詳細(xì)信息可以看官網(wǎng)介紹，總結(jié)一下：

名詞	翻譯	解釋
Trace	追蹤	Trace 是一個(gè)請(qǐng)求的整體追蹤。它代表了從請(qǐng)求的起始點(diǎn)到結(jié)束點(diǎn)的完整路徑，經(jīng)過多個(gè)微服務(wù)。每個(gè) Trace 都有一個(gè)唯一的 Trace ID。
Span	跨度	Span 是 Trace 中的一個(gè)小段，它代表了請(qǐng)求在某個(gè)特定微服務(wù)上的處理過程。Spans 之間有父子關(guān)系，它們可以形成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，以表示請(qǐng)求的處理路徑。
Trace ID	追蹤標(biāo)識(shí)	Trace ID 是唯一標(biāo)識(shí)一個(gè) Trace 的標(biāo)識(shí)符。它在整個(gè) Trace 中保持不變，用于將不同的 Span 關(guān)聯(lián)到同一個(gè) Trace 上。
Span ID	跨度標(biāo)識(shí)	Span ID 是唯一標(biāo)識(shí)一個(gè) Span 的標(biāo)識(shí)符。它用于在不同 Span 之間建立父子關(guān)系。
Parent Span ID	父 Span 標(biāo)識(shí)	父 Span ID 是標(biāo)識(shí)一個(gè) Span 的父 Span 的標(biāo)識(shí)符。它用于建立 Span 之間的關(guān)系。
Annotations	注解	Annotations 是關(guān)于 Span 的額外信息，通常用于記錄 Span 的開始和結(jié)束時(shí)間、操作名稱、以及其他相關(guān)信息。Annotations 可以幫助你更好地理解請(qǐng)求的處理過程。
Binary Annotations	二進(jìn)制注解	Binary Annotations 是鍵值對(duì)形式的信息，用于記錄與 Span 相關(guān)的自定義信息，例如請(qǐng)求的狀態(tài)、錯(cuò)誤信息等。
Collector	收集器	Collector 是用于收集追蹤信息的組件，它將追蹤數(shù)據(jù)發(fā)送到后端存儲(chǔ)或可視化工具（如Zipkin或Jaeger）。Collector 可以將 Span 數(shù)據(jù)持久化，以供分析和監(jiān)視使用。
Sampler	采樣器	Sampler 用于確定是否對(duì)一個(gè)請(qǐng)求進(jìn)行追蹤。它決定是否為請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè) Trace。Sampler 可以根據(jù)策略決定是否記錄某個(gè)請(qǐng)求的 Trace 數(shù)據(jù)，以避免記錄過多的追蹤信息，從而降低性能開銷。

「官網(wǎng)的圖，每一個(gè)代表一個(gè)組件，他們之間進(jìn)行調(diào)用，畫的少了Trace Id，加上就好了。」

每個(gè)組件都會(huì)生成一個(gè) Trace Id（全局唯一），還會(huì)有 Span Id、Parent Id 三部分組成。鏈路上的所有組件組成一個(gè)完整的 Trace。

「注意：」

「頭鏈路Parent Id = null，其余的都指向上一個(gè)組件的Span Id，從而形成鏈路。」

「一次鏈路調(diào)用所有的組件Trace Id都是一樣的。」

「這里說的組件就是一個(gè)個(gè)的微服務(wù)！」

三、 Zipkin介紹和搭建

1、定義

Zipkin 是一個(gè)分布式追蹤系統(tǒng)。它有助于收集解決服務(wù)架構(gòu)中的延遲問題所需的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)。功能包括該數(shù)據(jù)的收集和查找。

Zipkin官網(wǎng)地址：https://zipkin.io/。

2、核心概念

名詞	翻譯	解釋
Trace	追蹤	Trace 代表整個(gè)請(qǐng)求的追蹤路徑，跨越不同的服務(wù)。
Span	跨度	Span 是基本工作單位，代表了請(qǐng)求在單個(gè)服務(wù)中的處理過程。
Trace ID	追蹤標(biāo)識(shí)	Trace ID 是唯一標(biāo)識(shí)一個(gè) Trace 的標(biāo)識(shí)符，用于將不同的 Span 關(guān)聯(lián)到同一個(gè) Trace 上。
Annotations	注解	Annotations 用于記錄 Span 的關(guān)鍵事件，通常包括開始和結(jié)束時(shí)間、操作名稱等。
Binary Annotations	二進(jìn)制注解	Binary Annotations 用于記錄額外的自定義信息，例如請(qǐng)求狀態(tài)、錯(cuò)誤信息等。
Collector	收集器	Collector 負(fù)責(zé)接收和存儲(chǔ)從不同服務(wù)發(fā)送的 Span 數(shù)據(jù)，以便后續(xù)的檢查和分析。
Query and Visualization	查詢和可視化	提供了查詢和可視化界面，允許用戶查看和分析跟蹤數(shù)據(jù)，以幫助故障排查和性能優(yōu)化。

盡管Sleuth 和 Zipkin有些術(shù)語和概念中有相似之處，但它們是兩個(gè)不同的工具，各自有自己的實(shí)現(xiàn)和用途。

「Spring Cloud Sleuth 用于生成和傳播跟蹤信息，而 Zipkin 用于收集、存儲(chǔ)、查詢和可視化這些信息。它們可以協(xié)同工作，但也可以獨(dú)立使用。」

3、docker搭建

官方有三種方式搭建，推薦使用：「如果您熟悉 Docker，這是首選的啟動(dòng)方法。」

Docker Zipkin項(xiàng)目能夠構(gòu)建 docker 鏡像、提供腳本和docker-compose.yml 用于啟動(dòng)預(yù)構(gòu)建鏡像的腳本。

https://github.com/openzipkin/docker-zipkin/blob/master/docker-compose.yml。

最快的啟動(dòng)方式是直接運(yùn)行最新的鏡像：

docker run -d -p 9411:9411 openzipkin/zipkin

我們啟動(dòng)成功，在Windows下訪問看是否成功！

http://192.168.239.130:9411/zipkin/

「注意：」

「Zipkin默認(rèn)將追蹤數(shù)據(jù)信息保存到內(nèi)存，重啟服務(wù)后追蹤數(shù)據(jù)丟失，Zipkin支持將追蹤數(shù)據(jù)持久化到MySQL或ES。」

可以直接使用docker-componse運(yùn)行：

docker-componse運(yùn)行腳本：https://github.com/openzipkin/zipkin/tree/master/docker/examples

可以自行試一下，這里就不帶大家演示了！

四、Springboot整合

今天我們來進(jìn)行簡(jiǎn)單的鏈路模擬：

「service-order模塊調(diào)用service-stock模塊調(diào)用service-message模塊」

「通信我們使用openFeign來進(jìn)行調(diào)用，三個(gè)模塊統(tǒng)一使用nacos進(jìn)行注冊(cè)」

大家可以下載一下項(xiàng)目體驗(yàn)一下，可以自己搭建，就是一個(gè)聚合項(xiàng)目！

結(jié)構(gòu)如下：

1、導(dǎo)入依賴

這是父依賴。

<properties>
    <spring.boot.version>2.7.3</spring.boot.version>
    <spring.cloud.dependencies.version>2021.0.1</spring.cloud.dependencies.version>
    <spring.cloud.alibaba.version>2021.0.1.0</spring.cloud.alibaba.version>
    <java.version>1.8</java.version>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
    <org.projectlombok.lombok>1.18.26</org.projectlombok.lombok>
</properties>

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
            <version>${spring.cloud.dependencies.version}</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
            <version>${spring.boot.version}</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
            <version>${spring.cloud.alibaba.version}</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
            <version>${spring.boot.version}</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <version>${spring.boot.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>${org.projectlombok.lombok}</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

spring-cloud-dependencies里包含了sleuth、zipkin的依賴，父不需要再定義管理版本。

子依賴要比父依賴多了sleuth、zipkin兩個(gè)，還有openFeign的包！

<!-- Sleuth依賴項(xiàng) -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-sleuth</artifactId>
</dependency>

<!--Zipkin 依賴-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-sleuth-zipkin</artifactId>
</dependency>

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

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

2、yml配置

三份自己改一下端口和應(yīng)用名稱：service-order、service-stock、service-message；端口分別為：9000、9001、9002

server:
  port: 9000

spring:
  application:
    # 應(yīng)用名稱
    name: service-order
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # 服務(wù)注冊(cè)地址
        server-addr: localhost:8848
  zipkin:
    base-url: http://192.168.239.130:9411
    sender:
      type: web # 設(shè)置使用 http 的方式傳輸數(shù)據(jù)

3、詳細(xì)代碼

記得在啟動(dòng)類上添加注解：@EnableFeignClients，表示開啟feign調(diào)用。

完整的結(jié)構(gòu)如下：

下面把具體代碼給大家：OrderController ：

/**
 * @author wangzhenjun
 * @date 2023/10/31 14:25
 */
@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
@RequestMapping("/order")
@RestController
public class OrderController {

    private final RemoteStockFeignService remoteStockFeignService;
    /**
     * 模擬下單流程
     * @param userId
     * @param productId
     * @return
     */
    @GetMapping("/createOrder")
    public String createOrder(@RequestParam("userId") Integer userId, @RequestParam("productId") Integer productId) {
        log.info("====>訂單模塊<========");
        // 調(diào)用庫存服務(wù)進(jìn)行庫存扣減
        String stockResult = remoteStockFeignService.subtractStock(userId,productId,1);
        log.info("扣減庫存結(jié)果：{}", stockResult);
        // 還有其他。。。。。

        return "下單成功！";
    }
}

RemoteStockFeignService ：

/**
 * @author wangzhenjun
 * @date 2023/10/31 14:29
 */
@FeignClient(value = "service-stock")
public interface RemoteStockFeignService {

    @GetMapping(value = "/stock/subtractStock")
    String subtractStock(@RequestParam(value = "userId") Integer userId,@RequestParam(value = "productId") Integer productId,@RequestParam(value = "num") Integer num);
}

StockController ：

/**
 * @author wangzhenjun
 * @date 2023/10/31 14:40
 */
@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
@RequestMapping("/stock")
@RestController
public class StockController {

    private final RemoteMessageFeignService remoteMessageFeignService;

    @GetMapping(value = "/subtractStock")
    public String subtractStock(@RequestParam(value = "userId") Integer userId,@RequestParam(value = "productId") Integer productId, @RequestParam(value = "num") Integer num) {
        log.info("====>庫存模塊<========");
        if (productId < 1) {
            throw new RuntimeException("商品不存在，請(qǐng)重新請(qǐng)求！");
        }
        // 調(diào)用短信模塊給用戶發(fā)下單成功短信
        String messageResult = remoteMessageFeignService.sendMessage(userId);
        log.info("發(fā)送短信結(jié)果：{}", messageResult);
        return "扣減庫存成功！";
    }
}

RemoteMessageFeignService：

/**
 * @author wangzhenjun
 * @date 2023/10/31 14:29
 */
@FeignClient(value = "service-message")
public interface RemoteMessageFeignService {

    @GetMapping(value = "/message/sendMessage/{userId}")
    String sendMessage(@PathVariable(value = "userId") Integer userId);
}

MessageController ：

/**
 * @author wangzhenjun
 * @date 2023/10/31 14:40
 */
@Slf4j
@RequestMapping("/message")
@RestController
public class MessageController {


    @GetMapping(value = "/sendMessage/{userId}")
    public String sendMessage(@PathVariable(value = "userId") Integer userId) {
        log.info("====>短信模塊<========");
        if (userId < 1 || userId > 999999) {
            throw new RuntimeException("用戶不存在，請(qǐng)重新請(qǐng)求！");
        }
        return "發(fā)送短信成功！";
    }
}