使用 Spring Cloud Sleuth、Elastic Stack 和 Zipkin 做微服务监控

关于迁移微服务架构，最常被提及的挑战莫过于监控。每个微服务应独立于其他服务的运行环境，所以他们之间不会共享如数据源、日志文件等资源。

然而，较容易的查看服务的调用历史，并且能够查看多个微服务的请求传播是微服务架构的重要需求。获取服务日志不是此问题的正确解决之道，所以这里我要分享一些很有帮助的第三方工具，以方便在创建微服务的时候应用，如Sping Boot和Spring Cloud。

Tools工具

Spring Cloud Sleuth. 作为Spring Cloud项目的库之一，通过添加相关HTTP请求头，记录微服务随后的调用过程。借助于于MDC(映射诊断的上下文)，可以轻易的获取上下文中的值，并显示在相关日志中。
Zipkin. 一款分布式追踪系统，用于收集每个独立服务请求的时间。有一个简单的管理控制台，可视化显示服务调用的时间统计。
Elastic Stack (ELK). Elasticsearch, Logstash, 及Kibana，通常三者一起使用，用来实时查找、分析、可视乎日志数据。

可能你以前没有开发过Java或是微服务，但你们大部分的人都或许听说过Elasticsearch和Kibana。例如你在浏览Docker Hub时，你就会看到在流行的镜像中很多项目使用到了上述工具。在我们的案例中，我将使用这些镜像。感谢Docker镜像，让我能轻易的在本机安装完全的Elastic Stack环境。接下来让我们开始Elasticsearch容器吧。

关于迁移微服务架构，最常被提及的挑战莫过于监控。每个微服务应独立于其他服务的运行环境，所以他们之间不会共享如数据源、日志文件等资源。

docker run - d - it--name es - p 9200: 9200 - p 9300: 9300 - e

"discovery.type=single-node" docker.elastic.co / 

elasticsearch / elasticsearch: 6.1 .1

在开发模式下运行 Elasticsearch 最方便，因为我们不需要提供额外的配置。如果你想在生产环境下启动，需要将 Linux 核心配置项 vm.max_map_count 设置为不小于 262144 的数。修改这个配置的过程在不同的操作系统下是不同的。如果在 Windows 下使用 Docker Toolbox，需要通过 docker-machine 来设置。

docker - machine ssh

sudo sysctl - w vm.max_map_count = 262144

然后运行 Kibana 容器并将其连接到 Elasticsearch。

docker run - d - it--name kibana--link es: elasticsearch - p 5601: 5601 docker.elastic.co / kibana / kibana: 6.1 .1

最后我们开启声明了输入了输出的 Logstash。我们将输入声明为 TCP，它在我们的示例应用中是兼容 LogstashTcpSocketAppender 的日志记录器。Elasticsearch 被声明为输出。每个微服务的名称都会被加上 micro 前缀并加入索引。Logstash 还有很多其它可用的输入输出插件，可以在这里查看[译者注：这里应该有一个链接，但是原文没有加链接]。另一个输入方式是使用 RabbitMQ 和 Spring AMQPAppender，我在博文中说明了：如何在 Logstash、Elasticsearch 和 RabbitMQ 之间传输日志。

docker run - d - it--name logstash - p 5000: 5000 logstash - e 

'input { tcp { port => 5000 codec => "json" } } output {

elasticsearch { hosts => ["192.168.99.100"] index => 

"micro-%{serviceName}"} }'

微服务

现在来看个微服务的示例。本文是我另一篇博文——使用 Spring Cloud、Eureka 和 Zuul 创建微服务——的延续，其示例架构和使用的示例与前文相同。示例源代码在 GitHub（logstash 分支）上。我曾经提到要使用 Logback 库来向 Logstash 发送日志数据。除了 Logback 的 3 个依赖库，我们还要添加用于 Zipkin 集成和 Spring Cloud Sleuth 入门的一些库。下面是用于微服务的 pom.xml 代码段：

<dependency>

    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>

    <artifactId>spring-cloud-starter-sleuth</artifactId>

</dependency>

<dependency>

    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>

    <artifactId>spring-cloud-sleuth-zipkin</artifactId>

</dependency>

<dependency>

    <groupId>net.logstash.logback</groupId>

    <artifactId>logstash-logback-encoder</artifactId>

    <version>4.9</version>

</dependency>

<dependency>

    <groupId>ch.qos.logback</groupId>

    <artifactId>logback-classic</artifactId>

    <version>1.2.3</version>

</dependency>

<dependency>

    <groupId>ch.qos.logback</groupId>

    <artifactId>logback-core</artifactId>

    <version>1.2.3</version>

</dependency>

还有一个 Logback 的配置文件放在 src/main/resources 目录。这里有一段 logback.xml 中的代码。我们可以在配置中声明需要发送到 Logstash 的 mdc、logLevel、message 等日志字段。我们还添加了一个服务名称字段，用于 Elastic - 创建用于搜索的索引。

<appender name="STASH" class="net.logstash.logbackappender.LogstashTcpSocketAppender">

    <destination>192.168.99.100:5000</destination>

    <encoder class="net.logstash.logback.encoder   LoggingEventCompositeJsonEncoder">

        <providers>

            <mdc />

            <context />

            <logLevel />

            <loggerName />

            <pattern>

                <pattern> { "serviceName": "account-service" } </pattern>

            </pattern>

            <threadName />

            <message />

            <logstashMarkers />

            <stackTrace /> </providers>

    </encoder>

</appender>

Spring Cloud Sleuth 的配置是非常简单的。我们只需要添加 spring-cloud-starter-sleuth 依赖到 pom.xml 并且加上 @Bean 注解。在这个例子中，我声明了 AlwaysSampler 类，它会导出所有的span——不过还有其他选择，比如 PercentageBasedSampler 类，它会覆盖span的一部分。

@Bean

public AlwaysSampler defaultSampler() {

    return new AlwaysSampler();

}

Kibana

之后，开始 ELK docker 容器，我们需要运行我们的微服务。这里有 5 个Spring Boot 应用需要运行：

discovery-service
account-service
customer-service
gateway-service
zipkin-service

在推出所有这些服务之后，我们可以尝试调用一些服务，例如，

http://localhost:8765/api/customer/customers/{id}

它会对客户帐户服务进行调用。所有的日志将会被存储在 Elasticsearch 并且以 micro-%{serviceName} 为索引。日志可以在 Kibana 工具中被搜索，这项功能可以在管理 -> 索引中找到模式。让 Kibana 在 http://192.168.99.100:5601 中可用，并在之后运行它，输入 micro-*，我们会得到一个索引模式的提示。在发现这个功能里，我们可以让我们输入的模式匹配日志，并做一个时间线的虚拟化。

Kibana是一个相当直观和用户友好的工具。我不会详细描述如何使用Kibana，因为你可以轻松地通过查阅文档或仅通过UI知道。最重要的是它能够通过过滤标准来搜索日志。在下图中，有一个通过检索由Spring Cloud Sleuth添加到请求标题中的X-B3-TraceId字段来搜索日志的示例。Sleuth还增加了X-B3-TraceId来标记单个微服务的请求。我们可以选择在结果列表中展示哪些字段; 在本示例中，我选择了message和和serviceName，如下图的左侧边窗所示。

这是一张关于单个请求细节的截图。在展开每个日志行之后它是可见的。

Zipkin

Spring Cloud Sleuth也可以发送追踪统计到Zipkin。这是相比存储在Elastic Stack数据之外另外一类数据。它们是针对每个请求的计时统计。Zipkin UI非常简洁。你可以通过类如时间、服务名以及端点名称这类查询条件过滤请求。

如下这张图展示的与Kibana展示相同的请求 (http://localhost:8765/api/customer/customers/{id}).

我们总是可以通过单击每个请求查看它的明细。然后，你可以看到类似下面这样的图片。一开始，这个请求被API网关处理，接着，网关发现Eureka服务器上的客户服务并调用该服务。客户服务也需要发现账户服务然后调用它。在这个视图里，你可以很容易的发现哪个操作是最耗时的。

总结

微服务系统顾名思义就是一组相对小而独立的应用集。在你的系统里微服务的数量没有上限。他们的数量甚至可以达到几百上千。考虑到我们所讨论的上千的独立应用，彼此可以独立启动。所以，为了成功监控如此庞大的系统，我们必须得集中的收集、储存日志与追踪数据。使用如Elastic Stack和Zipkin之类的工具，使得监控微服务的系统不再是难事。当然也有一些其他的工具，例如：Hystrix 和 Turbine,可以针对所有传入请求提供实时度量指标。