微服務(wù)調(diào)用鏈追蹤中心搭建

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概述

一個(gè)完整的微服務(wù)系統(tǒng)包含多個(gè)微服務(wù)單元，各個(gè)微服務(wù)子系統(tǒng)存在互相調(diào)用的情況，形成一個(gè) 調(diào)用鏈。一個(gè)客戶端請求從發(fā)出到被響應(yīng) 經(jīng)歷了哪些組件、哪些微服務(wù)、請求總時(shí)長、每個(gè)組件所花時(shí)長 等信息我們有必要了解和收集，以幫助我們定位性能瓶頸、進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)，因此監(jiān)控整個(gè)微服務(wù)架構(gòu)的調(diào)用鏈?zhǔn)钟斜匾?，本文將闡述如何使用 Zipkin 搭建微服務(wù)調(diào)用鏈追蹤中心。

注： 本文原載于 My Personal Blog：， CodeSheep · 程序羊 ！

Zipkin初摸

正如 Ziplin官網(wǎng) 所描述，Zipkin是一款分布式的追蹤系統(tǒng)，其可以幫助我們收集微服務(wù)架構(gòu)中用于解決延時(shí)問題的時(shí)序數(shù)據(jù)，更直白地講就是可以幫我們追蹤調(diào)用的軌跡。

Zipkin的設(shè)計(jì)架構(gòu)如下圖所示：

Zipkin設(shè)計(jì)架構(gòu)

要理解這張圖，需要了解一下Zipkin的幾個(gè)核心概念：

  • Reporter

在某個(gè)應(yīng)用中安插的用于發(fā)送數(shù)據(jù)給Zipkin的組件稱為Report，目的就是用于追蹤數(shù)據(jù)收集

  • Span

微服務(wù)中調(diào)用一個(gè)組件時(shí)，從發(fā)出請求開始到被響應(yīng)的過程會持續(xù)一段時(shí)間，將這段跨度稱為Span

  • Trace

從Client發(fā)出請求到完成請求處理，中間會經(jīng)歷一個(gè)調(diào)用鏈，將這一個(gè)整個(gè)過程稱為一個(gè)追蹤（Trace）。一個(gè)Trace可能包含多個(gè)Span，反之每個(gè)Span都有一個(gè)上級的Trace。

  • Transport

一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，比如最簡單的HTTP方式，當(dāng)然在高并發(fā)時(shí)可以換成Kafka等消息隊(duì)列

看了一下基本概念后，再結(jié)合上面的架構(gòu)圖，可以試著理解一下，只有裝配有Report組件的Client才能通過Transport來向Zipkin發(fā)送追蹤數(shù)據(jù)。追蹤數(shù)據(jù)由Collector收集器進(jìn)行手機(jī)然后持久化到Storage之中。最后需要數(shù)據(jù)的一方，可以通過UI界面調(diào)用API接口，從而最終取到Storage中的數(shù)據(jù)?？梢娬w流程不復(fù)雜。

Zipkin官網(wǎng)給出了各種常見語言支持的OpenZipkin libraries：

OpenZipkin libraries

本文接下來將 構(gòu)造微服務(wù)追蹤的實(shí)驗(yàn)場景 并使用 Brave 來輔助完成微服務(wù)調(diào)用鏈追蹤中心搭建！

部署Zipkin服務(wù)

利用Docker來部署Zipkin服務(wù)再簡單不過了：

docker run -d -p 9411:9411 \
--name zipkin \
docker.io/openzipkin/zipkin

完成之后瀏覽器打開：localhost:9411可以看到Zipkin的可視化界面：

Zipkin可視化界面

模擬微服務(wù)調(diào)用鏈

我們來構(gòu)造一個(gè)如下圖所示的調(diào)用鏈：

微服務(wù)調(diào)用鏈

圖中包含 一個(gè)客戶端 + 三個(gè)微服務(wù)：

  • Client：使用/servicea接口消費(fèi)ServiceA提供的服務(wù)

  • ServiceA：使用/serviceb接口消費(fèi)ServiceB提供的服務(wù)，端口8881

  • ServiceB：使用/servicec接口消費(fèi)ServiceC提供的服務(wù)，端口8882

  • ServiceC：提供終極服務(wù)，端口8883

為了模擬明顯的延時(shí)效果，準(zhǔn)備在每個(gè)接口的響應(yīng)中用代碼加入3s的延時(shí)。

簡單起見，我們用SpringBt來實(shí)現(xiàn)三個(gè)微服務(wù)。

ServiceA的控制器代碼如下：

@RestController
public class ServiceAContorller {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping("/servicea”)
    public String servicea() {
        try {
            Thread.sleep( 3000 );
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return restTemplate.getForObject("http://localhost:8882/serviceb", String.class);
    }
}

ServiceB的代碼如下：

@RestController
public class ServiceBContorller {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping("/serviceb”)
    public String serviceb() {
        try {
            Thread.sleep( 3000 );
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return restTemplate.getForObject("http://localhost:8883/servicec", String.class);
    }
}

ServiceC的代碼如下：

@RestController
public class ServiceCContorller {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping("/servicec”)
    public String servicec() {
        try {
            Thread.sleep( 3000 );
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "Now, we reach the terminal call: servicec !”;
    }
}

我們將三個(gè)微服務(wù)都啟動起來，然后瀏覽器中輸入localhost:8881/servicea來發(fā)出請求，過了9s之后，將取到ServiceC中提供的微服務(wù)接口所返回的內(nèi)容，如下圖所示：

微服務(wù)鏈?zhǔn)秸{(diào)用結(jié)果

很明顯，調(diào)用鏈可以正常work了！

那么接下來我們就要引入Zipkin來追蹤這個(gè)調(diào)用鏈的信息！

編寫與Zipkin通信的工具組件

從Zipkin官網(wǎng)我們可以知道，借助OpenZipkin庫Brave，我們可以開發(fā)一個(gè)封裝Brave的公共組件，讓其能十分方便地嵌入到ServiceA，ServiceB，ServiceC服務(wù)之中，完成與Zipkin的通信。

為此我們需要建立一個(gè)新的基于Maven的Java項(xiàng)目：ZipkinTool

  • pom.xml中加入如下依賴：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.hansonwang99</groupId>
    <artifactId>ZipkinTool</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <source>6</source>
                    <target>6</target>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
    <packaging>jar</packaging>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot</artifactId>
            <version>2.0.1.RELEASE</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
            <version>4.3.7.RELEASE</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.zipkin.brave</groupId>
            <artifactId>brave-spring-web-servlet-interceptor</artifactId>
            <version>4.0.6</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.zipkin.brave</groupId>
            <artifactId>brave-spring-resttemplate-interceptors</artifactId>
            <version>4.0.6</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.zipkin.reporter</groupId>
            <artifactId>zipkin-sender-okhttp3</artifactId>
            <version>0.6.12</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>RELEASE</version>
            <scope>compile</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>
  • 編寫ZipkinProperties類

其包含endpoint和service兩個(gè)屬性，我們最后是需要將該兩個(gè)參數(shù)提供給ServiceA、ServiceB、ServiceC微服務(wù)作為其application.properties中的Zipkin配置

@Data
@Component
@ConfigurationProperties("zipkin")
public class ZipkinProperties {
    private String endpoint;
    private String service;
}

用了lombok之后，這個(gè)類異常簡單！

【注意：關(guān)于lombok的用法，可以看這里】

  • 編寫ZipkinConfiguration類

這個(gè)類很重要，在里面我們將Brave的BraveClientHttpRequestInterceptor攔截器注冊到RestTemplate的攔截器調(diào)用鏈中來收集請求數(shù)據(jù)到Zipkin中；同時(shí)還將Brave的ServletHandlerInterceptor攔截器注冊到調(diào)用鏈中來收集響應(yīng)數(shù)據(jù)到Zipkin中

上代碼吧：

@Configuration
@Import({RestTemplate.class, BraveClientHttpRequestInterceptor.class, ServletHandlerInterceptor.class})
public class ZipkinConfiguration extends WebMvcConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private ZipkinProperties zipkinProperties;

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @Autowired
    private BraveClientHttpRequestInterceptor clientInterceptor;

    @Autowired
    private ServletHandlerInterceptor serverInterceptor;

    @Bean
    public Sender sender() {
        return OkHttpSender.create( zipkinProperties.getEndpoint() );
    }

    @Bean
    public Reporter<Span> reporter() {
        return AsyncReporter.builder(sender()).build();
    }

    @Bean
    public Brave brave() {
        return new Brave.Builder(zipkinProperties.getService()).reporter(reporter()).build();
    }

    @Bean
    public SpanNameProvider spanNameProvider() {
        return new SpanNameProvider() {
            @Override
            public String spanName(HttpRequest httpRequest) {
                return String.format(
                        "%s %s",
                        httpRequest.getHttpMethod(),
                        httpRequest.getUri().getPath()
                );
            }
        };
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
        List<ClientHttpRequestInterceptor> interceptors = restTemplate.getInterceptors();
        interceptors.add(clientInterceptor);
        restTemplate.setInterceptors(interceptors);
    }

    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(serverInterceptor);
    }
}

ZipkinTool完成以后，我們需要在ServiceA、ServiceB、ServiceC三個(gè)SpringBt項(xiàng)目的application.properties中加入Zipkin的配置：

以ServiceA為例：

server.port=8881
zipkin.endpoint=http://你Zipkin服務(wù)所在機(jī)器的IP:9411/api/v1/spans
zipkin.service=servicea

我們最后依次啟動ServiceA、ServiceB、和ServiceC三個(gè)微服務(wù)，并開始實(shí)驗(yàn)來收集鏈路追蹤數(shù)據(jù) ！

實(shí)際實(shí)驗(yàn)

1. 依賴分析

瀏覽器打開Zipkin的UI界面，可以查看 依賴分析：

點(diǎn)擊依賴分析

圖中十分清晰地展示了ServiceA、ServiceB和ServiceC三個(gè)服務(wù)之間的調(diào)用關(guān)系！
注意，該圖可縮放，并且每一個(gè)元素均可以點(diǎn)擊，例如點(diǎn)擊 ServiceB這個(gè)微服務(wù)，可以看到其調(diào)用鏈的上下游！

點(diǎn)擊ServiceB微服務(wù)

2. 查找調(diào)用鏈

接下來我們看一下調(diào)用鏈相關(guān)，點(diǎn)擊 服務(wù)名，可以看到Zipkin監(jiān)控到個(gè)所有服務(wù)：

查找調(diào)用鏈

同時(shí)可以查看Span，如以ServiceA為例，其所有REST接口都再下拉列表中：

查看Span

以ServiceA為例，點(diǎn)擊 Find Traces，可以看到其所有追蹤信息：

Find Traces

點(diǎn)擊某個(gè)具體Trace，還能看到詳細(xì)的每個(gè)Span的信息，如下圖中，可以看到 A → B → C 調(diào)用過程中每個(gè)REST接口的詳細(xì)時(shí)間戳：

某一個(gè)具體Trace

點(diǎn)擊某一個(gè)REST接口進(jìn)去還能看到更詳細(xì)的信息，如查看/servicec這個(gè)REST接口，可以看到從發(fā)送請求到收到響應(yīng)信息的所有詳細(xì)步驟：

某一個(gè)具體Span詳細(xì)信息

后記

由于能力有限，若有錯(cuò)誤或者不當(dāng)之處，還請大家批評指正，一起學(xué)習(xí)交流！

最后編輯于 ：
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