分布式应用全链路跟踪实现

分布式应用链路跟踪：OpenTracing与主流组件对比

原创

于 2023-10-24 08:35:20 发布 · 置顶 · 1k 阅读

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#1024程序员节 #分布式

本文介绍了分布式和微服务架构下全链路跟踪的重要性，讨论了OpenTracing规范，以及Zipkin、Jaeger和SkyWalking等开源组件的实现原理、功能和对比。重点强调了SkyWalking的全面性和跨语言支持。

随着分布式和微服务架构的发展，应用系统和服务组件之间的调用关系愈发复杂。如何精确的展示和快速定位服务单元之间的调用关系，实时观测应用系统整体链路情况，对应用系统的监控运维提出了挑战。本文简要介绍分布式应用链路跟踪的实现方式、OpenTracing规范以及对比不同全链路开源组件的实现。

1、全链路跟踪介绍

1.1 全链路跟踪背景

随着分布式和微服务技术的发展演进，越来越多的系统从单体应用向分布式微服务架构转型。在微服务架构下应用服务被拆分为不同的服务模块，这些服务模块之间的调用关系也变得错综复杂，客户端的连接请求可能需要在多个不同的服务单元之间进行流转。此时如果某个服务单元或者模块出现异常，很难快速直观的去定位到异常点，以及对整个系统的影响范围和影响程度、爆炸半径等。如下图所示为典型的微服务架构：

在这里插入图片描述

为了分析和解决分布式架构下故障的快速定位分析、故障影响的精确判断、服务模块之间的依赖关系和调用关系以及整个应用系统调用链路的整体观测性，引入了全链路跟踪技术。全链路跟踪技术可以将一次分布式请求还原成调用链路，将一次分布式请求的调用情况集中展示，比如各个服务节点上的耗时、请求具体到达哪台机器上、每个服务节点的请求状态等等。全链路跟踪的主要有以下功能点：

故障快速定位：通过调用链结合业务日志可以快速定位错误信息，迅速发现和解决问题。
链路性能可视化：各个阶段的链路耗时、服务依赖关系可以通过可视化界面展现出来，帮助开发人员更好地了解系统的运行状态和性能情况。
链路分析：通过分析链路耗时、服务依赖关系可以得到用户的行为路径，汇总分析应用在很多业务场景下。

下图是一个简单的微服务架构下的完整调用链路视图：

在这里插入图片描述

1.2 全链路跟踪实现原理

链路跟踪最早由Google提出，并发表了一篇论文《Dapper, a Large-Scale Distributed Systems Tracing Infrastructure》，介绍Google自研的分布式链路跟踪系统Dapper的实现原理和设计实现。随后出现了一众开源产品如Zipkin、Jaeger等，但是各个开源的分布式链路跟踪方案互不兼容，为了统一标准接口，诞生了OpenTracing。OpenTracing于2016年10月加入CNCF基金会，它是一个中立的（厂商无关、平台无关）分布式追踪的 API 规范，提供统一接口，可方便开发者在自己的服务中集成一种或多种分布式追踪的实现。

OpenTracing是一个分布式跟踪系统，它提供了一个平台无关、厂商无关的API，使得开发人员能够方便地添加（或更换）追踪系统的实现。在全链路跟踪中，OpenTracing通过在HTTP头中注入唯一标识符（trace ID）来实现追踪。这个唯一标识符可以关联所有的HTTP请求，从而形成一个完整的调用链。