分布式链路监控与追踪系统Zipkin

1.分布式链路监控与追踪产生背景
2.SpringCloud Sleuth + Zipkin
3.分布式服务追踪实现原理
4.搭建Zipkin服务追踪系统
5.搭建Zipkin集成RabbitMQ异步传输
6.SpringCloud2.x新知识介绍

分布式链路监控与追踪产生背景

在微服务系统中，随着业务的发展，系统会变得越来越大，那么各个服务之间的调用关系也就变得越来越复杂。一个 HTTP 请求会调用多个不同的微服务来处理返回最后的结果，在这个调用过程中，可能会因为某个服务出现网络延迟过高或发送错误导致请求失败，这个时候，对请求调用的监控就显得尤为重要了。Spring Cloud Sleuth 提供了分布式服务链路监控的解决方案。下面介绍 Spring Cloud Sleuth 整合 Zipkin 的解决方案。

Zipkin框架介绍

Zipkin 是 Twitter 的一个开源项目，它基于 Google Dapper 实现的。我们可以使用它来收集各个服务器上请求链路的跟踪数据，并通过它提供的 REST API 接口来辅助查询跟踪数据以实现对分布式系统的监控程序，从而及时发现系统中出现的延迟过高问题。除了面向开发的 API 接口之外，它还提供了方便的 UI 组件来帮助我们直观地搜索跟踪信息和分析请求链路明细，比如可以查询某段时间内各用户请求的处理时间等。

Zipkin 和 Config 结构类似，分为服务端 Server，客户端 Client，客户端就是各个微服务应用。

微服务中，如果服务与服务之间的依赖关系非常复杂，如果某个服务出现一些问题，很难知道原因。

Spring Cloud提供ZipKin组件

SpringCloud Zipkin 与Sleuth
Zipkin 是一个开放源代码分布式的跟踪系统，由Twitter公司开源，它致力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。
每个服务向zipkin报告计时数据，例如用户每次请求服务的处理时间等，可方便的监测系统中存在的瓶颈。
zipkin会根据调用关系通过Zipkin UI生成依赖关系图。

Spring Cloud Sleuth为服务之间调用提供链路追踪。通过Sleuth可以很清楚的了解到一个服务请求经过了哪些服务，每个服务处理花费了多长。从而让我们可以很方便的理清各微服务间的调用关系。此外Sleuth可以帮助我们：
耗时分析: 通过Sleuth可以很方便的了解到每个采样请求的耗时，从而分析出哪些服务调用比较耗时;
可视化错误: 对于程序未捕捉的异常，可以通过集成Zipkin服务界面上看到;
链路优化: 对于调用比较频繁的服务，可以针对这些服务实施一些优化措施。
Spring Cloud Sleuth可以结合Zipkin，将信息发送到Zipkin，利用Zipkin的存储来存储信息，利用Zipkin Ui来展示数据。

 

搭建Zipkin服务追踪系统

在 Spring Boot 2.0 版本之后，官方已不推荐自己搭建定制了，而是直接提供了编译好的 jar 包。详情可以查看官网：https://zipkin.io/pages/quickstart.html
注意：zipkin官网已经提供定制了，使用官方jar运行即可。

启动方式:
默认端口号启动zipkin服务
java –jar zipkin.jar 默认端口号; 9411
访问地址:http://192.168.18.220:9411

指定端口号启动8080启动zipkin服务
java -jar zipkin.jar --server.port=8080
访问地址:http://192.168.18.220:8080

指定访问rabbitmq 启动
java -jar zipkin.jar --zipkin.collector.rabbitmq.addresses=127.0.0.1

访问：http://192.168.8.159:9411/zipkin/

默认的值是在内存中  需要设置持久化到内存中哦

案例展示  order  ---> member ---> msg

在Order服务、Member、Msg服务里面引入：

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

pom:

<parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.0.1.RELEASE</version>
    </parent>
    <!-- 管理依赖 -->
    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>Finchley.M7</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>
    <dependencies>
        <!-- SpringBoot整合Web组件 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- SpringBoot整合eureka客户端 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-zipkin</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-zipkin</artifactId>
        </dependency>

    </dependencies>
    <!-- 注意： 这里必须要添加， 否者各种依赖有问题 -->
    <repositories>
        <repository>
            <id>spring-milestones</id>
            <name>Spring Milestones</name>
            <url>https://repo.spring.io/libs-milestone</url>
            <snapshots>
                <enabled>false</enabled>
            </snapshots>
        </repository>
    </repositories>

yml配置      收集方式有抽样收集 有全部收集     收集到平台的ip+端口号

###会员项目的端口号
server:
  port: 8000
###服务别名----服务注册到注册中心名称
spring:
  application:
    name: app-toov5-member
  zipkin:
    base-url: http://127.0.0.1:9411/
  ###全部采集
  sleuth:
    sampler:
      probability: 1.0

eureka:
  client:
    service-url:
    ##### 当前会员服务注册到eureka服务地址
      defaultZone: http://localhost:8100/eureka
    ### 需要将我的服务注册到eureka上
    register-with-eureka: true
    ####需要检索服务
    fetch-registry: true

底层原理：

服务跟踪原理
为了实现请求跟踪，当请求发送到分布式系统的入口端点时， 只需要服务跟踪框架为该请求创建一个唯的跟踪标识， 同时在分布式系统内部流转的时候，框架始终保持传递该唯一标识， 直到返回给请求方为止，这个唯一标识就是前 文中提到的Trace ID。通过Trace ID的记录，我们就能将所有请求过程的日志关联起来。
为了统计各处理单元的时间延迟，当请求到达各个服务组件时，或是处理逻辑到达某个状态时，也通过一个唯一 标识来标记它的开始、 具体过程以及结束，该标识就是前文中提到的Span ID。对于每个Span来说，它必须有开始和结束两个节点，通过记录开始Span和结束Span的时间戳，就能统计出该Span的时间延迟，除了时间戳记录之外，它还可以包含一些其他元数据， 比如事件名称、请求信息等
SpanId记录每一次请求， TraceID记录整个调用链全局ID

TraceId 和 SpanId 在微服务中传递追踪

TraceId记录每一次请求，耗时时间、接口调用关系

TraceId和SpanId在微服务中传递追踪

在微服务中，使用请求头传递TraceId和SpanId，一个TraceId由多个SpanId组合起来。获取到整个微服务调用依赖关系

下一级的parentId就是上一级的spanId 形成一个链

每次请求生成一个新的spanId

在微服务中，使用请求头传递TraceId和SpanId，一个TraceId由多个SpanId组合起来，获取到整个微服务调用依赖关系。

案例如下：

Eureka略

Order:

controller:

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
public class OrderControler {

    // RestTemplate 是有SpringBoot Web组件提供 默认整合ribbon负载均衡器
    // rest方式底层是采用httpclient技术
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    /**
     * 在SpringCloud 中有两种方式调用 rest、fegin（SpringCloud）
     *
     * @return
     */

    // 订单服务调用会员服务
    @RequestMapping("/getOrder")
    public String getOrder() {
        // 有两种方式，一种是采用服务别名方式调用，另一种是直接调用 使用别名去注册中心上获取对应的服务调用地址
        String url = "http://app-itmayiedu-member/getMember";
        String result = restTemplate.getForObject(url, String.class);
        System.out.println("订单服务调用会员服务result:" + result);
        return result;
    }

    @RequestMapping("/orderToMemberMsg")
    public String orderToMemberMsg(HttpServletRequest request) {
        System.out.println(
                "TraceId:" + request.getHeader("X-B3-TraceId") + ",spanid:" + request.getHeader("X-B3-SpanId"));
        // 有两种方式，一种是采用服务别名方式调用，另一种是直接调用 使用别名去注册中心上获取对应的服务调用地址
        String url = "http://app-itmayiedu-member/memberAndMsg";
        String result = restTemplate.getForObject(url, String.class);
        System.out.println("订单服务调用会员服务result:" + result);
        return result;
    }

}

yml:

###订单服务的端口号
server:
  port: 8001
###服务别名----服务注册到注册中心名称
spring:
  application:
    name: app-itmayiedu-order
  zipkin:
    base-url: http://127.0.0.1:9411/
  ###全部采集
  sleuth:
    sampler:
      probability: 1.0
eureka:
  client:
    service-url:
    ##### 当前会员服务注册到eureka服务地址
      defaultZone: http://localhost:8100/eureka
    ### 需要将我的服务注册到eureka上
    register-with-eureka: true
    ####需要检索服务
    fetch-registry: true

启动类：

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.EnableEurekaClient;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class AppOrder {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(AppOrder.class, args);

        // 如果使用rest方式以别名方式进行调用依赖ribbon负载均衡器 @LoadBalanced
        // @LoadBalanced就能让这个RestTemplate在请求时拥有客户端负载均衡的能力
    }

    // 解决RestTemplate 找不到原因 应该把restTemplate注册SpringBoot容器中 @bean
    @Bean
    @LoadBalanced
    RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }

}

Member:

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
public class MemberApiController {
    @Value("${server.port}")
    private String serverPort;
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @RequestMapping("/getMember")
    public String getMember(HttpServletRequest request) {

        return "this is member，我是会员服务,springcloud2.0版本!端口号:" + serverPort
                + request.getHeader("X-B3-TraceId") + ",spanid:" + request.getHeader("X-B3-SpanId");

    }

    @RequestMapping("/memberAndMsg")
    public String sndMsg() {
        String url = "http://app-itmayiedu-msg/sndMsg";
        String result = restTemplate.getForObject(url, String.class);
        System.out.println("会员服务调用消息服务result:" + result);
        return result;
    }

}

yml:

###会员项目的端口号
server:
  port: 8000
###服务别名----服务注册到注册中心名称
spring:
  application:
    name: app-toov5-member
  zipkin:
    base-url: http://127.0.0.1:9411/
  ###全部采集
  sleuth:
    sampler:
      probability: 1.0

eureka:
  client:
    service-url:
    ##### 当前会员服务注册到eureka服务地址
      defaultZone: http://localhost:8100/eureka
    ### 需要将我的服务注册到eureka上
    register-with-eureka: true
    ####需要检索服务
    fetch-registry: true

启动类:

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.EnableEurekaClient;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class AppMember {

    // @EnableEurekaClient 将当前服务注册到eureka上
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(AppMember.class, args);
    }

    // 解决RestTemplate 找不到原因 应该把restTemplate注册SpringBoot容器中 @bean
    @Bean
    @LoadBalanced
    RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }

}

Msg

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@SpringBootApplication
@RestController
public class MsgController {

    @RequestMapping("/sndMsg")
    public String sndMsg() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }
        return "我是消息服务平台";
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MsgController.class, args);
    }

}

启动类:

###订单服务的端口号
server:
  port: 8003
###服务别名----服务注册到注册中心名称
spring:
  application:
    name: app-toov5-msg
  zipkin:
    base-url: http://127.0.0.1:9411/
  ###全部采集
  sleuth:
    sampler:
      probability: 1.0
eureka:
  client:
    service-url:
    ##### 当前会员服务注册到eureka服务地址
      defaultZone: http://localhost:8100/eureka
    ### 需要将我的服务注册到eureka上
    register-with-eureka: true
    ####需要检索服务
    fetch-registry: true

Eureka:

访问： http://127.0.0.1:8001/orderToMemberMsg

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