zipkin：打造自己的链路跟踪系统（一）

2024-02-05 23:03:58

在微服务盛行的时代，一个公司的应用数量动辄成百上千个。应用之间的依赖关系错综复杂，定位问题、排查问题是一件令人头疼的事情。为了解决这个问题，Google的Dapper论文应运而生。Twitter基于该论文打造了自己的链路跟踪系统（也就是本文章的主角）：zipkin并将其开源

简介

Zipkin is a distributed tracing system. It helps gather timing data needed to troubleshoot latency problems in service architectures. Features include both the collection and lookup of this data. Zipkin是一个分布式追踪系统。它有助于收集解决服务架构中的延迟问题所需的计时数据。功能包括收集和查找此数据。

简单的介绍一下zipkin，详细的介绍请移步：zipkin官网

架构

reporter：上报链路数据的模块，配置在具体的应用中
transport：传输链路数据的模块，通常为http、Kafka
collector：收集&消费链路数据的模块，默认通过http收集，可以配置为Kafka消费
storage：存储链路数据的模块，具体实例可以为ES、Cassandra或者mysql

链路数据模型

[
    {
        "traceId":"5982fe77008310cc80f1da5e10147517",
        "name":"get",
        "id":"bd7a977555f6b982",
        "timestamp":1458702548467000,
        "duration":386000,
        "localEndpoint":{
            "serviceName":"zipkin-query",
            "ipv4":"192.168.1.2",
            "port":9411
        },
        "annotations":[
            {
                "timestamp":1458702548467000,
                "value":"sr"
            },
            {
                "timestamp":1458702548853000,
                "value":"ss"
            }
        ]
    }
]

其它更多有关于zipkin的信息请移步：

zipkin官网
zipkin github

为什么要选zipkin

业界还有其它开源的链路跟踪系统，为什么要选择zipkin？

首先列举自己的核心诉求：

性能影响小：能够容忍轻微的性能损失
多语言支持：Java、Node、Go等
插件可扩展：可以定制化开发链路跟踪插件
社区支持力度大：自己不需要过多的开发链路插件
接入成本小

业界开源的主流链路跟踪系统：

skywalking
pinpoint
zipkin
jaeger

主要对比skywalking和zipkin

	skywalking	zipkin
内部实现方式	javaagent，字节码增强	aop插件
语言支持	多语言	多语言
性能	好	好
插件扩展	困难	容易
接入成本	低，开发无感知	低，开发需要配置
社区支持	好	好

可以看到

skywalking相较于zipkin的优势在于接入成本低、性能稍好
zipkin相较于skywalking的优势在于插件扩展容易

我们最终选择的是zipkin

zipkin和brave

首先说明一下zipkin和brave的关系：

从开头的架构图中可以看到：zipkin是服务端，用于查询分析、收集和持久化链路数据
brave则是zipkin官方出品的Java语言的链路数据采集插件。同理还有js、go版本的采集插件

搭建zipkin服务器

在官方的demo中提供了docker镜像启动和jar包启动，但如果要做个性化开发的话必须通过自建项目然后引入zipkin server依赖进行启动。前面两种启动方式官网都有详细的教程，这里就不介绍了。下面主要介绍一下自建项目引入zipkin server依赖启动的方式。

创建SpringBoot项目

创建好SpringBoot项目后，引入zipkin server相关jar包：

		<!-- zipkin 核心依赖 -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.java</groupid>
            <artifactid>zipkin-server</artifactid>
            <version>${zipkin-server.version}</version>
        </dependency>
        <!-- ui界面 可选 -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.java</groupid>
            <artifactid>zipkin-autoconfigure-ui</artifactid>
            <version>${zipkin-server.version}</version>
        </dependency>

        <!-- es存储 可选 -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.java</groupid>
            <artifactid>zipkin-autoconfigure-storage-elasticsearch</artifactid>
            <version>${zipkin-server.version}</version>
        </dependency>
        <!-- kafka collector 可选 -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.java</groupid>
            <artifactid>zipkin-autoconfigure-collector-kafka</artifactid>
            <version>${zipkin-server.version}</version>
        </dependency>

配置kafka和es地址：

zipkin.collector.kafka.bootstrap-servers=
zipkin.collector.kafka.topic=
zipkin.collector.kafka.groupId=

zipkin.storage.type=elasticsearch
zipkin.storage.elasticsearch.hosts=

添加`@EnableZipkinServer`注解

最后在SpringBoot启动类上配置@EnableZipkinServer注解

@EnableZipkinServer
@SpringBootApplication
public class ServerApplication {

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

至此，一个可运行的zipkin服务器就搭建完成了；定制化开发：报警、性能分析下篇博客再介绍。下面介绍一下brave的使用；

brave的使用

使用brave所需要的maven依赖附在文章末尾

官方提供的brave插件列表非常多，基本上涵盖了日常用到的链路：http、rpc、db等。这是官方支持的中间件插件：

把Http API请求接入链路跟踪

下面以将Http API接入链路跟踪为例，介绍需要配置的地方：官方demo

/**
 * This adds tracing configuration to any web mvc controllers or rest template clients.
 */
@Configuration
// Importing a class is effectively the same as declaring bean methods
@Import(SpanCustomizingAsyncHandlerInterceptor.class)
public class TracingConfiguration extends WebMvcConfigurerAdapter {

  /** 
  * Configuration for how to send spans to Zipkin
  * 配置如何发送到zipkin服务器，这里使用http的方式发送
  */
  @Bean Sender sender() {
    return OkHttpSender.create("http://127.0.0.1:9411/api/v2/spans");
  }

  /** 
  * Configuration for how to buffer spans into messages for Zipkin
  * 配置reporter，何时发送到zipkin。触发方式：定时、size大小等 
  * */
  @Bean AsyncReporter<span> spanReporter() {
    return AsyncReporter.create(sender());
  }

  /** 
  * Controls aspects of tracing such as the service name that shows up in the UI 
  * 发送到zipkin的服务名，同一个应用的多个实例服务名应该相同
  */
  @Bean Tracing tracing(@Value("${spring.application.name}") String serviceName) {
    return Tracing.newBuilder()
        .localServiceName(serviceName)
        .propagationFactory(ExtraFieldPropagation.newFactory(B3Propagation.FACTORY, "user-name"))
        .currentTraceContext(ThreadLocalCurrentTraceContext.newBuilder()
            // puts trace IDs into logs
            // 可以通过MDC.get("traceId")的方式拿到链路ID
            .addScopeDecorator(MDCScopeDecorator.create()) 
            .build()
        )
        .spanReporter(spanReporter()).build();
  }

  /** 
  * Allows someone to add tags to a span if a trace is in progress
  * 允许添加自定义tag到链路中
  *  */
  @Bean SpanCustomizer spanCustomizer(Tracing tracing) {
    return CurrentSpanCustomizer.create(tracing);
  }

  /** Decides how to name and tag spans. By default they are named the same as the http method */
  @Bean HttpTracing httpTracing(Tracing tracing) www.motianydl.cn {
    return HttpTracing.create(tracing);
  }

  /** 
  * Creates server spans for http requests 
  * 为http请求自动创建链路或者span
  * */
  @Bean Filter tracingFilter(HttpTracing httpTracing) {
    return TracingFilter.create(httpTracing);
  }

/** 
* 为RestTemplate发起的请求自动创建zipkin的链路信息
* */
  @Bean RestTemplateCustomizer useTracedHttpClient(HttpTracing httpTracing) {
    final CloseableHttpClient httpClient = TracingHttpClientBuilder.create(httpTracing).build();
    return new RestTemplateCustomizer(www.chuancenpt.com) {
      @Override public void customize(RestTemplate restTemplate) {
        restTemplate.setRequestFactory(new HttpComponentsClientHttpRequestFactory(httpClient));
      }
    };
  }

  @Autowired SpanCustomizingAsyncHandlerInterceptor webMvcTracingCustomizer;

  /** Decorates server spans with application-defined web tags */
  @Override public void www.51kunlunyule.com addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
    registry.addInterceptor(webMvcTracingCustomizer);
  }
}

上面的代码的核心配置为：

sender：发送到zipkin服务器的方式：http或者kafka
reporter：reporter决定何时将本地的链路数据发送到zipkin server
tracing：非常重要，所有的链路跟踪组件都依赖它。包括自己开发的链路跟踪组件
httpTracing、filter：为http请求添加链路信息

把dubbo rpc请求接入链路跟踪

因为上一个步骤已经把brave核心的配置都已经陪好了，所以把dubbo链路加入到链路跟踪就非常简单了，两个步骤：

首先引入brave dubbo相关依赖：

        <!--  dubbo插件      -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.brave</groupid>
            <artifactid>brave-instrumentation-dubbo-rpc</artifactid>
        </dependency>

然后再将brave dubbo filter添加到dubbo的filter链中：

方法1：在application.properties文件中添加两行配置：

dubbo.consumer.filter=tracing
dubbo.provider.filter=tracing

方法2：在dubbo xml配置文件中添加配置

<dubbo:consumer filter="tracing" www.luqintang.com />
<dubbo:provider filter="tracing"shentuylzc.cn />

对，就这么简单！

把mysql操作添加到链路跟踪

数据库操作这一环在整个请求链路中是非常重要的，很多问题都是因为数据库sql执行超时引起的。所以非常有必要把数据库操作给监控起来，具体的配置参考官方就行：

/**
 * A MySQL exception interceptor that will annotate spans with SQL error codes.
 *
 * <p>To use it, both TracingQueryInterceptor and TracingExceptionInterceptor must be added by
 * appending <code>?queryInterceptors=brave.mysql8.TracingQueryInterceptor&amp;exceptionInterceptors=brave.mysql8.TracingExceptionInterceptor</code>.
 */

其它的链路

其它的链路接入的方法类似，参考官方文档即可，这里就不展开介绍了。

其它

zipkin系列的文章

为阿里云ons/RocketMQ添加链路跟踪
zipkin server个性化开发：统计报表功能、报警服务

zipkin相关的网站

zipkin官网
zipkin github
brave github

使用到的brave依赖

		<!--  核心依赖 -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.brave</groupid>
            <artifactid>brave</artifactid>
        </dependency>

        <!--   reporter      www.shentuylgw.cn-->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.reporter2</groupid>
            <artifactid>zipkin-sender-okhttp3</artifactid>
        </dependency>


        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.reporter2</groupid>
            <artifactid>zipkin-sender-kafka</artifactid>
        </dependency>


        <!--  日志依赖      -->
        <!-- Integrates so you can use log patterns like %X{traceId}/%X{spanId} -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.brave</groupid>
            <artifactid>brave-context-slf4j</artifactid>
        </dependency>

        <!-- spring mvc项目支持 -www.lecaixuanzc.cn->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.brave</groupid>
            <artifactid>brave-spring-beans</artifactid>
        </dependency>


        <!--  mvc插件      -->
        <!-- Adds the MVC class and method names www.baihuayl7.cn  server spans -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.brave</groupid>
            <artifactid>brave-instrumentation-spring-webmvc</artifactid>
        </dependency>

        <!--  httpclient插件     www.chenghylpt.com  -->
        <!-- Instruments the underlying HttpClient requests that call the backend -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.brave</groupid>
            <artifactid>brave-instrumentation-httpclient</artifactid>
        </dependency>

        <!--  dubbo插件      www.maidongylgw.cn-->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.brave</groupid>
            <artifactid>brave-instrumentation-dubbo-rpc</artifactid>
        </dependency>

        <!--  mysql插件     www.javachenglei.com -->
        <dependency>
            <groupid>io.zipkin.brave</groupid>
            <artifactid>brave-instrumentation-mysql8<www.yongshiyule178.com /artifactid>
        </dependency>

码农公寓

简介

架构