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() CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  `segment_id` varchar() CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci DEFAULT NULL,
  `trace_id` varchar() CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci DEFAULT NULL,
  `service_id` int() DEFAULT NULL,
  `service_instance_id` int() DEFAULT NULL,
  `endpoint_name` varchar() CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci DEFAULT NULL,
  `endpoint_id` int() DEFAULT NULL,
  `start_time` bigint() DEFAULT NULL,
  `end_time` bigint() DEFAULT NULL,
  `latency` int() DEFAULT NULL,
  `is_error` int() DEFAULT NULL,
  `data_binary` mediumtext CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci,
  `version` int() DEFAULT NULL,
  `time_bucket` bigint() 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 = ;

• 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：