SkyWalking8源码（一）Tracing客户端

最新推荐文章于 2025-09-13 03:42:55 发布

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#java #开发语言

前言

本文基于SkyWalking8.6.0分析SkyWalking客户端（javaagent）的tracing部分。

理解SkyWalking中trace相关模型；
trace跨进程传播原理；
trace跨线程传播原理；
跨线程span开启和停止；

一、Segment和Span

1、TraceSegment

A {@link TraceSegment} means the segment, which exists in current {@link Thread}. And the distributed trace is formed by multi {@link TraceSegment}s, because the distributed trace crosses multi-processes, multi-threads.

在OpenTelemetry中Trace由n个Span构成；

在SkyWalking中Trace由m个Segment构成，每个Segment包含n个Span。

每个Segment包含一个线程中的Span。

当TraceSegment构造时，会分配全局唯一segmentId和traceId，链路中第一个Segment的traceId是链路的traceId。

GlobalIdGenerator#generate：segmentId和traceId的生成算法。

id=进程id（uuid）.线程id.线程自增序列。

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其中线程自增序列（nextSeq）=时间戳+4位自增序列（0-9999） 。

即通过segmentId和traceId可以反向定位segment和trace生成时间。

TraceSegment#relatedGlobalTrace：

如果当前Segment非链路中第一个Segment，traceId会被覆盖为链路上下文中的traceId。

2、AbstractTracingSpan

AbstractTracingSpan是Span的抽象实现，包含了众多关键属性。

spanId：span在segment下的唯一标识，从0开始自增；
parentSpanId：父span的id，-1代表当前span是segment中的第一个span；
operationName：操作名，如SpringMVC的{POST}/api/v1/x，RabbitMQ消费者的RabbitMQ/Topic/{exchange}/Queue/{routingKey}/Consumer；
tags：标签，如http请求有http.method、status_code，db有db.statement，mq有mq.broker、mq.topic，部分标签支持搜索（searchableTracesTags）；
startTime/endTime：span的开始时间和结束时间，注意这里都是客户端时间；
componentId：组件id，官方支持的组件见ComponentsDefine，如11-Feign、14-SpringMVC；

AbstractTracingSpan#start：记录开始时间。

AbstractTracingSpan#finish：记录结束时间，并将span加入segment。

3、Span类型

span有三种类型：Local/Entry/Exist。

LocalSpan

一个普通的span，线程内部操作。

比如：

自定义LocalSpan，apm-toolkit-trace提供的Trace注解；
跨线程的Runnable是LocalSpan，apm-toolkit-trace提供了TraceCrossThread注解；
SpringSchedule是LocalSpan；

StackBasedTracingSpan

Entry和Exist类型Span都继承StackBasedTracingSpan，特点是基于栈的数据结构可以多次start和finish。

StackBasedTracingSpan解决一次用户代码调用经过多个skywalking插件的问题，比如一个普通springboot应用，入口流量会经过tomcat和springmvc插件，但是只需要记录一个EntrySpan。

StackBasedTracingSpan持有stackDepth代表当前栈的深度，每次start栈深度+1，每次finish栈深度-1。

StackBasedTracingSpan复写了父类AbstractTracingSpan的finish方法，当且仅当span最后一次finish后，即最后一个插件执行完成后，才真正执行finish，记录span结束时间并加入segment。

EntrySpan

EntrySpan一般是流量入口，一个Segment（线程）中最多只有一个EntrySpan。

EntrySpan维护了一个currentMaxDepth，用于记录到达的最大深度。

EntrySpan#start：

首次start记录startTime，每次调用start都会清空一些span的属性，如componentId（Tomcat是1，SpringMVC是14）。

EntrySpan#tag：

以tag为例，只有最后一次调用Span#start的业务才能记录tag数据。

如Tomcat插件+SpringMVC插件：

Tomcat：请求先经过Tomcat插件，创建EntrySpan，记录开始和结束时间；
SpringMVC：在经过Tomcat之后，经过SpringMVC插件，这里不会再创建新EntrySpan，而是清空并覆盖Tomcat记录的数据（operationName、tag、componentId等）；

ExitSpan

ExitSpan一般是流量出口，比如一次rpc调用、db查询。

ExistSpan#start：首次开启ExistSpan，记录开始时间。

ExitSpan#tag：只有首次开启ExistSpan的业务能记录tag、componentId等信息。

举例，如RestTemplate使用OkHttp客户端，对于用户来说只有一个get请求调用，但是实际经过了skywalking两个插件拦截：okhttp和RestTemplate。

由于先走RestTemplate插件，所以RestTemplate插件开启ExitSpan，记录开始时间、结束时间、tag、componentId等信息。

arduino

复制代码

RestTemplate template = new RestTemplate(); OkHttp3ClientHttpRequestFactory factory = new OkHttp3ClientHttpRequestFactory(); template.setRequestFactory(factory); template.getForEntity("http://service/api", String.class);