利用Zipkin对Spring Cloud应用进行服务追踪分析

摘要： 本文简单介绍了如何利用Zipkin对SpringCloud应用进行服务分析。在实际的应用场景中，Zipkin可以结合压力测试工具一起使用，分析系统在大压力下的可用性和性能。

zipkin_docker_small

设想这么一种情况，如果你的微服务数量逐渐增大，服务间的依赖关系越来越复杂，怎么分析它们之间的调用关系及相互的影响？
服务追踪分析
一个由微服务构成的应用系统通过服务来划分问题域，通过REST请求服务API来连接服务来完成完整业务。对于入口的一个调用可能需要有多个后台服务协同完成，链路上任何一个调用超时或出错都可能造成前端请求的失败。服务的调用链也会越来越长，并形成一个树形的调用链。

trace_tree

随着服务的增多，对调用链的分析也会越来越负责。设想你在负责下面这个系统，其中每个小点都是一个微服务，他们之间的调用关系形成了复杂的网络。

internal_services

有密集恐惧症的同学就忽略吧。
针对服务化应用全链路追踪的问题，Google发表了 Dapper论文，介绍了他们如何进行服务追踪分析。其基本思路是在服务调用的请求和响应中加入ID，标明上下游请求的关系。利用这些信息，可以可视化地分析服务调用链路和服务间的依赖关系。
Spring Cloud Sleuth和Zipkin
对应Dpper的开源实现是 Zipkin，支持多种语言包括JavaScript，Python，Java, Scala, Ruby, C#, Go等。其中Java由多种不同的库来支持。
在这个示例中，我们准备开发两个基于Spring Cloud的应用，利用Spring Cloud Sleuth来和Zipkin进行集成。Spring Cloud Sleuth是对Zipkin的一个封装，对于Span、Trace等信息的生成、接入HTTP Request，以及向Zipkin Server发送采集信息等全部自动完成。
这是Spring Cloud Sleuth的概念图。

springcloud_sleuth_trace_id

服务REST调用
本次演示的服务有两个：tracedemo做为前端服务接收用户的请求，tracebackend为后端服务，tracedemo通过http协议调用后端服务。
利用RestTemplate进行HTTP请求调用
tracedemo应用通过restTemplate调用后端tracedemo服务，注意，URL中指明tracedemo的地址为backend
。
@RequestMapping("/")public String callHome(){ LOG.log( Level.INFO, "calling trace demo backend"); return restTemplate.getForObject(" http://backend:8090", String.class);}

后端服务响应HTTP请求，输出一行日志后返回经典的“hello world”。
@RequestMapping("/")public String home(){ LOG.log(Level.INFO, "trace demo backend is being called"); return "Hello World.";}

引入Sleuth和Zipkin依赖包
可以看到，这是典型的两个spring应用通过RestTemplate进行访问的方式，哪在HTTP请求中注入追踪信息并把相关信息发送到Zipkin Server呢？答案在两个应用所加载的JAR包里。
本示例采用gradle来构建应用，在build.gradle中加载了sleuth和zipkin相关的JAR包：
dependencies { compile('org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-sleuth') compile('org.springframework.cloud:spring-cloud-sleuth-zipkin') testCompile('org.springframework.boot:spring-boot-starter-test')}

Spring应用在监测到Java依赖包中有sleuth和zipkin后，会自动在RestTemplate的调用过程中向HTTP请求注入追踪信息，并向Zipkin Server发送这些信息。
哪么Zipkin Server的地址又是在哪里指定的呢？答案是在application.properties中：
spring.zipkin.base-url=http://zipkin-server:9411

注意Zipkin Server的地址为zipkin-server
。
构建Docker镜像
为这两个服务创建相同的Dockerfile，用于生成Docker镜像：
FROM java:8-jre-alpineRUN sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.ustc.edu.cn/' /etc/apk/repositoriesVOLUME /tmpADD build/libs/*.jar app.jarRUN sh -c 'touch /app.jar'ENTRYPOINT ["java","-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom","-jar","/app.jar"]

构建容器镜像的步骤如下：
cd tracedemo./gradlew builddocker build -t zipkin-demo-frontend .cd ../tracebackend./gradlew builddocker build -t zipkin-demo-backend .

构建镜像完成后用docker push
命令上传到你的镜像仓库。
Zipkin Server
利用Annotation声明方式创建Zipkin
在build.gradle中引入Zipkin依赖包。
dependencies { compile('org.springframework.boot:spring-boot-starter') compile('io.zipkin.java:zipkin-server') runtime('io.zipkin.java:zipkin-autoconfigure-ui') testCompile('org.springframework.boot:spring-boot-starter-test')}

在主程序Class增加一个注解@EnableZipkinServer

@SpringBootApplication@EnableZipkinServerpublic class ZipkinApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(ZipkinApplication.class, args); }}

在application.properties
将端口指定为9411。
server.port=9411

构建Docker镜像
Dockerfile和前面的两个服务一样，这里就不重复了。
在阿里云容器服务上部署
创建docker-compose.yml文件，内容如下：
version: "2"services: zipkin-server: image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jingshanlb/zipkin-demo-server labels: aliyun.routing.port_9411: http://zipkin restart: always frontend: image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jingshanlb/zipkin-demo-frontend labels: aliyun.routing.port_8080: http://frontend links: - zipkin-server - backend restart: always backend: image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jingshanlb/zipkin-demo-backend links: - zipkin-server restart: always

在阿里云容器服务上使用编排模版创建
应用，访问zipkin端点，可以看到服务分析的效果。
访问前端应用3次，页面显示3次服务调用。

trace1

点击其中任意一个trace，可以看到请求链路上不同span所花费的时间。

trace2

进入Dependencies页面，还可以看到服务之间的依赖关系。

trace3

从这个过程可以看出，Zipkin和Spring Cloud的集成做得很好。而且对服务追踪分析的可视化也很直观。
注意的是，在生产环境中还需要为Zipkin配置数据库，这里就不详细介绍了。
本文的示例代码在此： https://github.com/binblee/zipkin-demo
小节
本文简单介绍了如何利用Zipkin对SpringCloud应用进行服务分析。在实际的应用场景中，Zipkin可以结合压力测试工具一起使用，分析系统在大压力下的可用性和性能。这部分内容未来会在DevOps系列中继续介绍。