分布式鏈路追蹤

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

隨著微服務(wù)架構(gòu)的流行，在復(fù)雜的微服務(wù)架構(gòu)系統(tǒng)中，會(huì)形成一個(gè)非常復(fù)雜的分布式服務(wù)調(diào)用鏈路。

如下圖所示：

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常時(shí)，需要快速確定問題的源頭。

分布式鏈路追蹤能夠幫助您識(shí)別故障點(diǎn)，追蹤請(qǐng)求在哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)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(gè)關(guān)鍵概念和組件，如下圖所示：

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主要會(huì)包含如下8大組件：

1.追蹤（Trace）

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

2.跨度（Span）

跨度表示一個(gè)操作的時(shí)間片段，它記錄了操作的開始和結(jié)束時(shí)間、操作名稱、標(biāo)簽等信息。

例如：一個(gè)HTTP請(qǐng)求、數(shù)據(jù)庫查詢等都可以是一個(gè)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(gòu)建追蹤。

上下文傳遞確保在請(qǐng)求跨越不同服務(wù)時(shí)，相關(guān)信息如請(qǐng)求ID、時(shí)間戳等能夠被正確傳遞。

4.唯一標(biāo)識(shí)

為了構(gòu)建一個(gè)完整的追蹤，每個(gè)跨度都需要一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符，這個(gè)標(biāo)識(shí)符被用于關(guān)聯(lián)不同跨度，構(gòu)建一個(gè)完整的追蹤視圖。

5.采樣（Sampling）

由于分布式追蹤可能會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，采樣是一種控制數(shù)據(jù)收集量的方法。通過采樣，只有一部分請(qǐng)求和跨度會(huì)被記錄，以減少資源消耗。

6.代理和收集器

在應(yīng)用程序中嵌入追蹤代理，它負(fù)責(zé)捕獲應(yīng)用程序中的跨度數(shù)據(jù)，這些代理將跨度數(shù)據(jù)發(fā)送到追蹤收集器進(jìn)行處理。

7.存儲(chǔ)和索引

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

8.可視化界面

存儲(chǔ)的跨度數(shù)據(jù)可以通過可視化界面進(jìn)行查詢和展示，開發(fā)人員和運(yùn)維人員可以使用這些界面來查看請(qǐng)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(shí)現(xiàn)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(gè)開源的應(yīng)用性能監(jiān)控和分析系統(tǒng)，在國內(nèi)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(qǐng)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(biāo)收集： 除了追蹤數(shù)據(jù)，SkyWalking 還可以收集系統(tǒng)性能指標(biāo)，比如：響應(yīng)時(shí)間、吞吐量、錯(cuò)誤率等。
• 告警與通知： SkyWalking 允許設(shè)置警報(bào)規(guī)則，當(dāng)性能或指標(biāo)達(dá)到預(yù)定的閾值時(shí)，可以觸發(fā)告警通知。

工作原理：

• 代理和收集器： 在應(yīng)用程序中嵌入 SkyWalking 代理，它會(huì)捕獲請(qǐng)求中的跨度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到 SkyWalking 收集器。
• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)： SkyWalking 收集器將跨度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在后端的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，通常是數(shù)據(jù)庫或索引系統(tǒng)。這些存儲(chǔ)系統(tǒng)用于存儲(chǔ)、索引和檢索跨度數(shù)據(jù)。
• 可視化界面： 存儲(chǔ)的跨度數(shù)據(jù)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(qǐng)求的路徑、性能信息和指標(biāo)圖表。

2.Zipkin

Zipkin是一款開源的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)追蹤系統(tǒng)，Zipkin 是一個(gè)獨(dú)立的開源項(xiàng)目，由Twitter開發(fā)并開源。

Zipkin 提供了可視化界面，用于查看請(qǐng)求的流程、跨度和時(shí)間線。

如下圖所示：

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工作原理：

• 代理收集數(shù)據(jù)： 在應(yīng)用程序中嵌入 Zipkin 代理，它會(huì)捕獲請(qǐng)求中的跨度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到 Zipkin 收集器。
• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)： Zipkin 收集器將跨度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在后端的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，通常是數(shù)據(jù)庫或索引系統(tǒng)。這些存儲(chǔ)系統(tǒng)用于存儲(chǔ)、索引和檢索跨度數(shù)據(jù)。
• 可視化界面： 存儲(chǔ)的跨度數(shù)據(jù)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(qǐng)求的路徑、性能信息和時(shí)間線。

3.Sleuth

Sleuth是 Spring Cloud的鏈路追蹤組件，也同樣實(shí)現(xiàn)了分布式跟蹤解決方案。

Sleuth主要是為Spring生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yīng)用中。

Zipkin和Sleuth都是用于實(shí)現(xiàn)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(gè)開源的分布式鏈路追蹤系統(tǒng)，由CNCF維護(hù)，它支持跨度數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、索引和可視化。

5.PinPoint

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

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

通過構(gòu)建完整的請(qǐng)求追蹤，開發(fā)人員和運(yùn)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(yàn)。