skywalking的核心概念

 

 

 

 

 

 

 

 

在 SkyWalking 中,TraceSegment 是一个介于 Trace 与 Span 之间的概念,它是一条 Trace 的一段,可以包含多个 Span。在微服务架构中,一个请求基本都会涉及跨进程(以及跨线程)的操作,例如, RPC 调用、通过 MQ 异步执行、HTTP 请求远端资源等,处理一个请求就需要涉及到多个服务的多个线程。TraceSegment 记录了一个请求在一个线程中的执行流程(即 Trace 信息)。将该请求关联的 TraceSegment 串联起来,就能得到该请求对应的完整 Trace

 

1、一个Tracesegemnt记录了一个请求在一个线程中的执行流程,一个trace由多个tracesegment构成,一个TraceSegment 是由多个 Span 构成的

下面我们先来介绍 TraceSegment 的核心字段:

traceSegmentId(ID 类型):TraceSegment 的全局唯一标识,是由前面介绍的 GlobalIdGenerator 生成的。
refs(List<TraceSegmentRef> 类型):它指向父 TraceSegment。在我们常见的 RPC 调用、HTTP 请求等跨进程调用中,一个 TraceSegment 最多只有一个父 TraceSegment,但是在一个 Consumer 批量消费 MQ 消息时,同一批内的消息可能来自不同的 Producer,这就会导致 Consumer 线程对应的 TraceSegment 有多个父 TraceSegment 了,当然,该 Consumer TraceSegment 也就属于多个 Trace 了。
relatedGlobalTraces(DistributedTraceIds 类型):记录当前 TraceSegment 所属 Trace 的 Trace ID。
spans(List<AbstractTracingSpan> 类型):当前 TraceSegment 包含的所有 Span。
ignore(boolean 类型):ignore 字段表示当前 TraceSegment 是否被忽略。主要是为了忽略一些问题 TraceSegment(主要是对只包含一个 Span 的 Trace 进行采样收集)。
isSizeLimited(boolean 类型):这是一个容错设计,例如业务代码出现了死循环 Bug,可能会向相应的 TraceSegment 中不断追加 Span,为了防止对应用内存以及后端存储造成不必要的压力,每个 TraceSegment 中 Span 的个数是有上限的(默认值为 300),超过上限之后,就不再添加 Span了。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TraceSegment 中除了 Span 之外,还有另一个需要介绍的重要依赖 —— TraceSegmentRef,TraceSegment 通过 refs 集合记录父 TraceSegment 的信息,它的核心字段大概可以分为 3 类:

 

 

 

 

 

 

逻辑概念:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 我们来看下span的管理,当请求通过tomcat的时候,创建一个entryspan,然后调用entryspan的start方法,会把entryspan放入到span队列的activespanstack中,当请求经过springmvc的时候,不会在创建entryspan,只会重新调用entryspan的start方法,当在业务方法中调用接口的first方法的时候,会创建一份localspan,并且把localspan添加到activespanstack中,当firts方法调用结束的时候,localspan会出栈,当调用业务的end方法的时候,会创建一份localspan,并且把localspan添加到activespanstack中,当end方法调用结束的时候,localspan会出栈

接下来使用dubbo接口远程调用say方法的时候,会创建一个exitspan,然后将exitspan添加到activespanstack中,当say方法调结束的时候,会将exitspan出栈,最后方法介绍,第一个entryspan出栈

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 接下来我们总结下skywalking的核心概念的理论

skywalking的框图如下所示

 

 1.博客参考https://www.upyun.com/opentalk/334.html

我们在一次调用里面,所经历的一个线程,会生成一个 TraceSegment 。这里它经历了 4 个线程,不管是否跨 JOM ,A 里面 1 个,B 里面 1 个,B 里面的 New Thread 1 个,C 里面 1 个,所以它经历了四个线程后就会生成四 TraceSegment 对象。一次调用经过调用经历一个线程就是产生一个TraceSegment,整个一个trace的调用链就是由多个TraceSegment构成的。

TraceSegment对应的就是数据库中segment表,该表中记录了对于的segment信息,我们来看该表的字段信息

CREATE TABLE `segment`  (
  `id` varchar(300) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  `segment_id` varchar(300) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci DEFAULT NULL,
  `trace_id` varchar(300) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci DEFAULT NULL,
  `service_id` int(11) DEFAULT NULL,
  `service_instance_id` int(11) DEFAULT NULL,
  `endpoint_name` varchar(2000) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci DEFAULT NULL,
  `endpoint_id` int(11) DEFAULT NULL,
  `start_time` bigint(20) DEFAULT NULL,
  `end_time` bigint(20) DEFAULT NULL,
  `latency` int(11) DEFAULT NULL,
  `is_error` int(11) DEFAULT NULL,
  `data_binary` mediumtext CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci,
  `version` int(11) DEFAULT NULL,
  `time_bucket` bigint(20) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  INDEX `SEGMENT_TRACE_ID`(`trace_id`) USING BTREE,
  INDEX `SEGMENT_ENDPOINT_ID`(`endpoint_id`) USING BTREE,
  INDEX `SEGMENT_LATENCY`(`latency`) USING BTREE,
  INDEX `SEGMENT_TIME_BUCKET`(`time_bucket`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;
  • trace_id:本次调用的唯一id,通过snowflake模式生成
  • endpoint_name:被调用的接口
  • latency:耗时
  • end_time:结束时间戳
  • endpoint_id:被调用的接口的唯一id
  • service_instance_id:被调用的实例的唯一id
  • version:本数据结构的版本号
  • start_time:开始时间戳
  • 我们现在来看下面的一个案例:

这里有一个很重要的字段信息,data_binary,这里面保存了当时TraceSegment下面的全部的span的信息,这里span的信息都是采用Base64编码存储到数据库中的

我们模拟一个user应用调用order应用,我们发起了一个http://10.8.62.148:8094/testport这次调用在segment表中产生了下面三条记录

在链路追踪的页面展示如下情况如下,链路展示是依据segment表中存储的3条数据展示出来的

 

 

 

当在上面的图上选择某一条记录点击的时候,可以在右侧弹出当前TraceSegment下面保存的span信息,span信息数据保存到data_binary这个字段中的

 

 

 

 

 

大概的效果就是上面的形式,接下来我们研究具体的原理

TraceSegment下面有span,整个trace的依赖依赖于span

以一个Trace为例:

 

 

 

首先是外部请求调用A,然后A依次同步调用了B和C,而B被调用时会去同步调用D,C被调用的时候会依次同步调用E和F,F被调用的时候会通过异步调用G,G则会异步调用H,最终完成一次调用。

上图是通过Span之间的依赖关系来表现一个Trace,而在时间线上,则可以有如下的表达:

 

 

 上面我们了解了span之间的关系,接下来我们来看skywalking中是如何实现的

在应用访问serverA的时候,对于入口,不管外围调用是否前置,都会创建一个 entry span,在entryspan中会记录下面的一些字段的信息,当前span属于哪个TraceSegment,当前span是否有父span,当前span的访问的方法的名称等

 

 

要创建span, 我们要从当前的http的请求头中提取前置上下文,这里seriviceA是入口的请求第一个点没有前置,所以什么都没拿到。然后会创建一个 exit span ,创建一个最出的埋点。之后会做一个 inject的操作,把当前的上下文例如当前span的id、当前span的访问的方法等放在 HTTP 的头里面,顺带这个 HTTP的调用发到 Service B 上。接下来就会创建一个TraceSegment记录以及包当前创建的entrySpan保存到当前的这个TraceSegment记录中,保存之后就会在segment表中增加一条记录

   接下来,

 

 

 

 

 

 

 

首先是外部请求调用A,然后A依次同步调用了B和C,而B被调用时会去同步调用D,C被调用的时候会依次同步调用E和F,F被调用的时候会通过异步调用G,G则会异步调用H,最终完成一次调用。

上图是通过Span之间的依赖关系来表现一个Trace,而在时间线上,则可以有如下的表达:

 

posted on 2020-06-17 17:45  luzhouxiaoshuai  阅读(5630)  评论(1编辑  收藏  举报

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