17. SpringCloudAlibaba 实践笔记：链路追踪基本知识

链路追踪

在分布式与微服务场景下，需要解决如下问题：

• 如何快速发现并定位到分布式系统中的问题。
• 如何尽可能精确的判断故障对系统的影响范围与影响程度。
• 如何尽可能精确的梳理出服务之间的依赖关系，并判断出服务之间的依赖关系是否合理。
• 如何尽可能精确的分析整个系统调用链路的性能与瓶颈点。
• 如何尽可能精确的分析系统的存储瓶颈与容量规划。
• 如何实时观测系统的整体调用链路情况。

分布式链路追踪技术要解决以上的问题。

分布式链路追踪，就是将对分布式系统的一次请求转化成一个完整的调用链路。这个完整的调用链路从请求进入分布式系统的入口开始，直到整个请求返回为止。并在请求调用微服务的过程中，记录相应的调用日志，监控系统调用的性能，并且可以按照某种方式显示请求调用的情况。

在分布式链路追踪中，可以统计调用每个微服务的耗时，请求会经过哪些微服务的流转，每个微服务的运行状况等信息。

链路追踪核心原理

假定三个微服务调用的链路如下图所示：Service 1 调用 Service 2，Service 2 调用 Service 3 和 Service 4。

链路追踪会在每个服务调用的时候加上 Trace ID 和 Span ID，如下时序图所示：

• 第一步：用户端调用 Service 1，生成一个 Request，Trace ID 和 Span ID 为空，那个时候请求还没有到 Service 1。
• 第二步：请求到达 Service 1，记录了 Trace ID = X，Span ID 等于 A。
• 第三步：Service 1 发送请求给 Service 2，Span ID 等于 B，被称作 Client Sent，即用户端发送一个请求。
• 第四步：请求到达 Service 2，Span ID 等于 B，Trace ID 不会改变，被称作 Server Received，即服务端取得请求并准备开始解决它。
• 第五步：Service 2 开始解决这个请求，解决完之后，Trace ID 不变，Span ID = C。
• 第六步：Service 2 开始发送这个请求给 Service 3，Trace ID 不变，Span ID = D，被称作 Client Sent，即用户端发送一个请求。
• 第七步：Service 3 接收到这个请求，Span ID = D，被称作 Server Received。
• 第八步：Service 3 开始解决这个请求，解决完之后，Span ID = E。
• 第九步：Service 3 开始发送响应给 Service 2，Span ID = D，被称作 Server Sent，即服务端发送响应。
• 第十步：Service 3 收到 Service 2 的响应，Span ID = D，被称作 Client Received，即用户端接收响应。
• 第十一步：Service 2 开始返回响应给 Service 1，Span ID = B，和第三步的 Span ID 相同，被称作 Client Received，即用户端接收响应。
• 第十二步：Service 1 解决完响应，Span ID = A，和第二步的 Span ID 相同。
• 第十三步：Service 1 开始向用户端返回响应，Span ID = A、
• Service 3 向 Service 4 发送请求和 Service 3 相似，对应的 Span ID 是 F 和 G。可以参照上面前面的第六步到第十步。

把以上的相同颜色的步骤简化为下面的链路追踪图：

• 第一个节点：Span ID = A，Parent ID = null，Service 1 接收到请求。
• 第二个节点：Span ID = B，Parent ID= A，Service 1 发送请求到 Service 2 返回响应给Service 1 的过程。
• 第三个节点：Span ID = C，Parent ID= B，Service 2 的 中间解决过程。
• 第四个节点：Span ID = D，Parent ID= C，Service 2 发送请求到 Service 3 返回响应给Service 2 的过程。
• 第五个节点：Span ID = E，Parent ID= D，Service 3 的中间解决过程。
• 第六个节点：Span ID = F，Parent ID= C，Service 3 发送请求到 Service 4 返回响应给 Service 3 的过程。
• 第七个节点：Span ID = G，Parent ID= F，Service 4 的中间解决过程。

通过 Parent ID 就可找到父节点，整个链路即可以进行跟踪追溯了。

链路追踪解决方案

目前，行业内比较成熟的分布式链路追踪技术解决方案如下所示。

技术	说明
Cat	由大众点评开源，基于Java开发的实时应用监控平台，包括实时应用监控，业务监控 。集成方案是通过代码埋点的方式来实现监控，比如：拦截器，过滤器等。对代码的侵入性很大，集成成本较高。风险较大。
ZipKin	由Twitter公司开源，开放源代码分布式的跟踪系统，用于收集服务的定时数据，以解决微服务架构中的延迟问题，包括：数据的收集、存储、查找和展现。结合spring-cloud-sleuth使用较为简单， 集成方便， 但是功能较简单。
Pinpoint	Pinpoint是一款开源的基于字节码注入的调用链分析，以及应用监控分析工具。特点是支持多种插件， UI功能强大，接入端无代码侵入。
Skywalking	SkyWalking是国人开源的基于字节码注入的调用链分析，以及应用监控分析工具。特点是支持多种插件， UI功能较强，接入端无代码侵入。
Sleuth	Sleuth是SpringCloud中的一个组件，为Spring Cloud实现了分布式跟踪解决方案。