使用Spring Cloud Sleuth实现微服务跟踪

一、简介

Spring Cloud Sleuth为Spring Cloud提供了分布式跟踪的解决方案，大量借用了Google Dapper、 Twitter Zipkin和Apache HTrace的设计。Spring Cloud Sleuth 主要功能就是在分布式系统中提供追踪解决方案，并且兼容支持了 zipkin，你只需要在pom文件中引入相应的依赖即可。

Sleuth术语：

1、span(跨度)：基本工作单元。span用一个64位的id唯一标识，除id外，还包含其他数据，如时间戳事件，描述，键值对注解，spanId，span父ID等。span被启动和停止时，记录了时间信息，初始化span被称为“root span”，该span的id和trace的ID相等。

2、trace(跟踪)：一组共享：“root span”的span组成的树状结构称为trace，trace也用一个64位的ID唯一标识，trace中所有的span都共享该trace的ID。

3、annotation(标注)：annotation用来记录事件的存在，其中，核心annotation用来定义请求的开始和结束。

--CS(Client Sent客户端发送)：客户端发起一个请求，该annotation描述了span的开始。

--SR(Server Received服务器端接收)：服务器端获得请求并准备处理它，如果用SR减去CS时间戳，就能得到网络延迟。

--SS(Server Sent服务端发送)：该annotation表明完成请求处理(当响应发回客户端时)，如果用SS减去SR时间戳，就能得到服务端处理请求所需的时间。

--CR(Client Received客户端接收)：span结束的标识，客户端成功接收到服务器端的响应，如果CR减去CS时间戳，就能得到从客户端发送请求到服务器响应所需的时间。

二、服务追踪分析

微服务架构上通过业务来划分服务的，通过REST调用，对外暴露的一个接口，可能需要很多个服务协同才能完成这个接口功能，如果链路上任何一个服务出现问题或者网络超时，都会形成导致接口调用失败。随着业务的不断扩张，服务之间互相调用会越来越复杂。

随着服务的越来越多，对调用链的分析会越来越复杂。它们之间的调用关系也许如下：

三、术语

• Span：基本工作单元，例如，在一个新建的span中发送一个RPC等同于发送一个回应请求给RPC，span通过一个64位ID唯一标识，trace以另一个64位ID表示，span还有其他数据信息，比如摘要、时间戳事件、关键值注释(tags)、span的ID、以及进度ID(通常是IP地址) 
  span在不断的启动和停止，同时记录了时间信息，当你创建了一个span，你必须在未来的某个时刻停止它。
• Trace：一系列spans组成的一个树状结构，例如，如果你正在跑一个分布式大数据工程，你可能需要创建一个trace。
• Annotation：用来及时记录一个事件的存在，一些核心annotations用来定义一个请求的开始和结束 
  
  • cs - Client Sent -客户端发起一个请求，这个annotion描述了这个span的开始
  • sr - Server Received -服务端获得请求并准备开始处理它，如果将其sr减去cs时间戳便可得到网络延迟
  • ss - Server Sent -注解表明请求处理的完成(当请求返回客户端)，如果ss减去sr时间戳便可得到服务端需要的处理请求时间
  • cr - Client Received -表明span的结束，客户端成功接收到服务端的回复，如果cr减去cs时间戳便可得到客户端从服务端获取回复的所有所需时间 
    将Span和Trace在一个系统中使用Zipkin注解的过程图形化：

将Span和Trace在一个系统中使用Zipkin注解的过程图形化：

四、构建工程

基本知识讲解完毕，下面我们来实战，本文的案例主要有三个工程组成:一个server-zipkin,它的主要作用使用ZipkinServer 的功能，收集调用数据，并展示；一个service-hi,对外暴露hi接口；一个service-miya,对外暴露miya接口；这两个service可以相互调用；并且只有调用了，server-zipkin才会收集数据的，这就是为什么叫服务追踪了。

4.1 构建server-zipkin

建一个spring-boot工程取名为server-zipkin，在其pom引入依赖：

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starterartifactId>
        dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
            <scope>testscope>
        dependency>

        <dependency>
            <groupId>io.zipkin.javagroupId>
            <artifactId>zipkin-serverartifactId>
        dependency>

        <dependency>
            <groupId>io.zipkin.javagroupId>
            <artifactId>zipkin-autoconfigure-uiartifactId>
        dependency>

    dependencies>

    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependenciesartifactId>
                <version>Camden.SR6version>
                <type>pomtype>
                <scope>importscope>
            dependency>
        dependencies>
    dependencyManagement>

• 在其程序入口类, 加上注解@EnableZipkinServer，开启ZipkinServer的功能：

@SpringBootApplication
@EnableZipkinServer
public class ServerZipkinApplication {

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

• 在配置文件application.yml指定服务端口为：

server.port=9411

• 4.2 创建service-hi

在其pom引入起步依赖spring-cloud-starter-zipkin，代码如下：

<dependencies>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
        dependency>
        

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-zipkinartifactId>
        dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
            <scope>testscope>
        dependency>
    dependencies>

    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependenciesartifactId>
                <version>Dalston.RC1version>
                <type>pomtype>
                <scope>importscope>
            dependency>
        dependencies>
    dependencyManagement>

• 在其配置文件application.yml指定zipkin server的地址，头通过配置“spring.zipkin.base-url”指定：

server.port=8988
spring.zipkin.base-url=http://localhost:9411
spring.application.name=service-hi

通过引入spring-cloud-starter-zipkin依赖和设置spring.zipkin.base-url就可以了。

对外暴露接口：

@SpringBootApplication
@RestController
public class ServiceHiApplication {

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

    private static final Logger LOG = Logger.getLogger(ServiceHiApplication.class.getName());


    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @Bean
    public RestTemplate getRestTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }

    @RequestMapping("/hi")
    public String callHome(){
        LOG.log(Level.INFO, "calling trace service-hi ");
        return restTemplate.getForObject("http://localhost:8989/miya", String.class);
    }
    @RequestMapping("/info")
    public String info(){
        LOG.log(Level.INFO, "calling trace service-hi ");

        return "i'm service-hi";

    }

    @Bean
    public AlwaysSampler defaultSampler(){
        return new AlwaysSampler();
    }
}

4.3 创建service-miya

创建过程痛service-hi，引入相同的依赖，配置下spring.zipkin.base-url。

对外暴露接口：

@SpringBootApplication
@RestController
public class ServiceMiyaApplication {

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

    private static final Logger LOG = Logger.getLogger(ServiceMiyaApplication.class.getName());


    @RequestMapping("/hi")
    public String home(){
        LOG.log(Level.INFO, "hi is being called");
        return "hi i'm miya!";
    }

    @RequestMapping("/miya")
    public String info(){
        LOG.log(Level.INFO, "info is being called");
        return restTemplate.getForObject("http://localhost:8988/info",String.class);
    }

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @Bean
    public RestTemplate getRestTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
}

4.4 启动工程，演示追踪

依次启动上面的三个工程，打开浏览器访问：http://localhost:9411/，会出现以下界面：

访问：http://localhost:8989/miya，浏览器出现：

i’m service-hi

再打开http://localhost:9411/的界面，点击Dependencies,可以发现服务的依赖关系：

点击find traces,可以看到具体服务相互调用的数据：

本文源码下载： 
https://github.com/forezp/SpringCloudLearning/tree/master/chapter9