服務鏈路跟蹤：Sleuth+Zipkin

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第一章 Sleuth+Zipkin介紹

1.1、什麼是Sleuth

我們已經接觸過幾種微服務的監控方式，比如：Spring Boot Actuator監控微服務，Spring Boot Admin也是監控微服務，他是把Actuator的數據用可視化的方式呈現出來，Hystrix Dashboard監控Hystrix服務，Hystrix Turbine聚合多個Hystrix服務的監控信息等，接下來我們要討論的是微服務的“跟蹤"。

對於一個大型的幾十個、幾百個微服務構成的微服務架構系統，通常會遇到下面一些問題，比如：

• 如何串聯整個調用鏈路，快速定位問題？
• 如何理清各個微服務之間的依賴關係？
• 如何進行各個微服務接口的性能分折？
• 如何跟蹤整個業務流程的調用處理順序？

Spring Cloud Sleuth爲Spring Cloud提供了分佈式跟蹤的解決方案，它大量借用了Google Dapper、Twitter Zipkin和Apache HTrace的設計，幫我們解決像上面提到的問題。Spring Cloud Sleuth可以追蹤10種類型的組件：async、Hystrix，messaging，WebSocket，rxjava，scheduling，Web（Spring MVC Controller，Servlet），WebClient（Spring RestTemplate）、Feign/OpenFegin、Zuul；

Spring Cloud Sleuth對於分佈式鏈路的跟蹤僅僅是生成一些數據，這些數據不便於人類閱讀，所以我們一般把這種跟蹤數據上傳給Zipkin Server，由Zipkin通過UI頁面統一進行數據的展示。

官方文檔地址：https://docs.spring.io/spring-cloud-sleuth/docs/2.2.6.RELEASE/reference/html/

我們通過一張圖來了解一個簡單的微服務的調用鏈路：

span（跨度）

span（跨度）是一個基本工作單元，span用一個64位的id唯一標識。除id外，span還包含其他數據，例如描述、時間戳事件、鍵值對的註解（標籤）， spanId、parentId等。span被啓動和停止時，記錄了時間信息。初始化 span被稱爲"rootspan"，該span的id和trace的id相等。

trace（跟蹤）

trace（跟蹤）是一組共享"rootspan"的span組成的樹狀結構，trace也用一個64位的id唯一標識，trace中的所有span都共享該trace的id。

annotation（標註）

annotation（標註）用來記錄事件的存在，其中，核心annotation用來定義請求的開始和結束。

CS（Client Sent客戶端發送）

客戶端發起一個請求，該annotation描述了span的開始。

SR（Server Received服務器端接收）

服務器端獲得請求並準備處理它。如果用SR減去CS時間戳，就能得到網絡延遲。

SS（Server Sent服務器端發送）

該annotation表明完成請求處理（當響應發回客戶端時）。如果用SS減去SR時間戳，就能得到服務器端處理請求所需的時間。

CR（Client Received客戶端接收）

客戶端發起一個請求，該annotation描述了span的結束。客戶端成功接收到服務器端的響應。如果CR減去CS時間戳，就能得到從客戶端發送請求到服務器響應的所需的時間。

1.2、什麼是Zipkin

Zipkin是Twitter開源的分佈式實時數據跟蹤系統（Distributed Tracking System），基於Google Dapper的論文設計而成，Google開源了 Dapper鏈路追蹤組件，並在2010年發表了論文《Dapper, a Large-Scale Distributed Systems Tracing Infrastructure》，這篇文章是業內實現鏈路追蹤的標杆和理論基礎，具有非常大的參考價值。

Zipkin它的主要功能是收集系統的時序數據，從而追蹤微服務架構的系統延時等問題，從而達到鏈路調用監控跟蹤作用，另外Zipkin還提供了一個非常友好的UI界面，來幫助分析追蹤數據。除此之外，Zipkin提供了可插拔數據存儲方式：In-Memory、MySql、Cassandra以及Elasticsearch。

Zipkin官網地址：http://zipkin.io

分佈式跟蹤系統有一些成熟的開源產品，比如：韓國Naver的Pinpoint，Apache的HTrace，阿里的鷹眼EagleEye，京東的Hydra等，這些產品我們也把他們叫做APM（應用性能管理）工具。

下圖展示了Zipkin的基礎架構，它主要由4個核心組件構成：

• Collector：收集器組件，它主要用於處理從外部系統發送過來的跟蹤信息，將這些信息轉換爲Zipkin內部處理的Span格式，以支持後續的存儲、分析、展示等功能。
• Storage：存儲組件，它主要對處理收集器接收到的跟蹤信息，默認會將這些信息存儲在內存中，我們也可以修改此存儲策略，通過使用其他存儲組件將跟蹤信息存儲到數據庫中。
• RESTful API：API 組件，它主要用來提供外部訪問接口。比如給客戶端展示跟蹤信息或是外接系統訪問以實現監控等。
• Web UI：UI 組件，基於 API 組件實現的上層應用，通過 UI 組件用戶可以方便而有直觀地查詢和分析跟蹤信息。

Zipkin分爲兩端，一個是Zipkin服務端，一個是Zipkin客戶端，客戶端也就是微服務的應用。客戶端會配置服務端的URL地址，一旦發生服務間的調用的時候，會被配置在微服務裏面的Sleuth的監聽器監聽，並生成相應的Trace和Span信息發送給服務端。發送的方式主要有兩種，一種是HTTP報文的方式，還有一種是消息總線的方式如：RabbitMQ。

最終我們可以總結出來，Sleuth和Zipkin的關係就好比Spring Boot Actuator和Spring Boot Admin之間的關係，一個用於產生數據，一個用於展示數據。

第二章 Sleuth+Zipkin入門案例

2.1、項目準備與啓動

我們接下來的所有操作均是在Config最後完成的工程上進行操作，相關代碼請到配套資料中尋找。

我們需要依次啓動如下服務：（eureka-server7001會報錯，不用管，等eureka-server7002啓動後，過一會就恢復正常了）

1. eureka-server7001
2. eureka-server7002

打開瀏覽器輸入指定的地址：http://localhost:7001/login，登錄賬號：root，登錄密碼：123456

2.2、搭Zipkin服務端

（1）到官網下載Zipkin Server，下載地址：https://dl.bintray.com/openzipkin/maven/io/zipkin/java/zipkin-server/

（2）我們下載2.12.9這個最新的版本，點擊進去後，選擇第一個，如果你下載失敗，可以到配套資料中尋找該jar包。

（3）輸入啓動命令啓動該jar包：java -jar zipkin-server-2.12.9-exec.jar

（4）打開瀏覽器輸入Zipkin的web界面地址：http://localhost:9411/zipkin/

（5）要想查看更加詳細的配置和命令請參考：

• 有關zipkin的啓動命令可以配置的參數可以看這裏：https://github.com/apache/incubator-zipkin/tree/master/zipkin-server
• 有關zipkin配置mysql基礎建表語句可以看這裏：https://github.com/apache/incubator-zipkin/blob/master/zipkin-storage/mysql-v1/src/main/resources/mysql.sql
• 有關zipkin本身配置文件可以看這裏：https://github.com/apache/incubator-zipkin/blob/master/zipkin-server/src/main/resources/zipkin-server-shared.yml

2.3、搭Zipkin客戶端

（1）服務提供者service-provider8001、service-provider8002、服務消費者service-consumer9002、service-consumer9003，全部添加以下依賴：

pom.xml

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-sleuth</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zipkin</artifactId>
</dependency>

（2）服務提供者service-provider8001、service-provider8002、服務消費者service-consumer9002、service-consumer9003，全部添加以下配置：

application.yaml

spring:
  zipkin:
    base-url: http://localhost:9411
    sender:
      type: web

（3）服務提供者service-provider8001、service-provider8002、服務消費者service-consumer9002、service-consumer9003，從左向右依次啓動：

Eureka：

Console：

2.4、鏈路跟蹤的測試

訪問地址：http://localhost:9002/consumer/product/findAll

鏈路跟蹤：http://localhost:9411/zipkin

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