如何通过Zipkin或Sk*walking实现链路追踪

Posted 2022-09-08

前言

微服务架构将原先业务链条中的各个环节（节点或过程），如用户、产品、订单、支付拆分实现成独立的服务运行，一定程度上提高了系统的容错能力，例如支付服务失败时，用户依然可以通过产品及订单服务，达到查看订单和浏览产品的目的。随着微服务应用开发框架（如springboot）和容器技术（如K8）越来越成熟，微服务的开发和运维趋于标准化。这些都是微服务的愈发流行的原因。同时，随着业务复杂度的提高，越来越多的微服务被开发和集成进来，服务管理的重要性不言而喻。本文以服务调用的链路管理为题，浅谈微服务治理中链路管理的主流技术如何实践。

链路管理，主要指记录服务的调用链路，通常用来定位不合理的服务设计，如链路过长带来的服务耗时问题、链路过长带来的服务稳定性风险、循环依赖等。链路管理，需要考虑哪些方面的问题，如何实现？

1. 首先，需要知道有哪些服务以及他们的服务状态（服务注册和发现机制），这个目前可以直接通过spring cloud的Eureka实现，当然也可以通过dubbo+zookeeper实现；
2. 有了服务清单之后，我们需要在每个服务调用的地方拦截并记录，记录调用堆栈，从发起服务到链尾。这一步自己实现起来有较多的工作，譬如统一服务调用规则、AOP拦截、调用链数据结构定义、调用信息采集发送及存储等。
3. 最后，是链路数据的采集、存储、发送以及最终的图形化展示。

有了这个思路之后，我们再来看目前主流的链路解决方案，Twitter的Zipkin，以及Apache的在孵化项目Skwalking。当然还有些比较热的方案，如韩国的开源项目Pinpoint和美团的CAT。这些方案从实现技术上大致可分为两个派系，拦截派，字节码增强派。拦截派做法通过代理类拦截请求，将链路信息发送给服务器，Zipkin和CAT都属于这种类型，不过CAT需要代码侵入，即代码中增加埋点，而Zipkin直接通过SpringCloud的Sleuth无缝对接SpringBoot的微服务。字节码增强技术，通过JVMTI接口提供的javaagent（区别于JDK动态代理和CGLIB代理），利用字节码操作技术（ASM），在类加载并实例化之前对class进行转换，之后运行中将信息采集并发送给代理服务器(探针)，如skwalking的Agent服务。关于两种方式的比较，小结如下：

类型	zipkin	sk*walking
基本原理	拦截请求，发送（HTTP，mq）数据至zipkin服务	java探针，字节码增强
接入方式	基于linkerd或者sleuth方式，引入配置即可	avaagent字节码
支持OpenTracing	是	是
颗粒度	接口级（类级别）	方法级
存储	ES，mysql,Cassandra,内存	ES，H2，TIDB
agent到collector的协议	http,MQ	http,gRPC

Zipkin实践

Zipkin 分为两端，Zipkin 服务端和Zipkin 客户端，客户端也就是微服务的应用。客户端配置服务端的 URL 地址，一旦发生服务间的调用的时候，会被配置在微服务里面的 Sleuth 的监听器监听，并生成相应的 Trace 和 Span 信息发送给服务端。发送的方式主要有两种，一种是 HTTP 报文的方式，另一种是消息总线的方式如 RabbitMQ。

不论哪种方式，我们都需要：一个 Eureka 服务注册中心，先看下Zipkin运行架构：

左侧应用服务，同时也是Zipkin-clinet，Eureka-client， 中间是依赖，包括Zipkin-server和Eureka-server，最右侧是WebUI展示及开发接口。

Zipkin 的服务端，在使用 Spring Boot 2.x 版本后，官方就不推荐自行定制编译了，反而是直接提供了编译好的 jar 包来给我们使用。
所以官方提供了一键脚本

curl -sSL https://zipkin.io/quickstart.sh | bash -s
java -jar zipkin.jar

如果用 Docker 的话，直接
docker run -d -p 9411:9411 openzipkin/zipkin

这里使用docker环境测试。启动zipkinserver后，直接访问9411，看到管理页面：

zipkinserver启动后，启动EurekaServer，先本地启动一个，端口暂定为7777.

好了，现在依赖服务有了，接下来改造两个现有的微服务，作为zkclient。要做的事情很简单，下面几步：

1. 配置EurekaClient

1）启动类增加EurekaClient注解
@EnableDiscoveryClient

2）application配置文件增加Eureka配置

eureka.instance.hostname=localhost
eureka.client.serviceUrl.defaultZone = http://$eureka.instance.hostname:7777/eureka/
eureka.instance.preferIpAddress= true

2. 配置Zipkin(为至少两个有调用关系的服务配置)

1）开启sleuth client

spring.sleuth.web.client.enabled=true
spring.sleuth.sampler.percentage=1.0

2）配置zipkinserver地址
spring.zipkin.base-url=http://192.168.72.101:9411/

3. 调用服务查看结果

Sk*walking实践