Spring Cloud Sleuth 链路追踪

文章目录

    • 1 概述
    • 2 基本使用
    • 3 异步任务
    • 4 定时任务
    • 5 Zipkin
      • 5.1 准备工作
      • 5.2 实践

学习在 Spring Cloud 中使用 Sleuth 实现链路追踪,包括基本使用、异步任务、定时任务等功能,并结合 Zipkin 展示收集到的信息。

1 概述

在大规模的分布式系统中,一个完整的系统是由很多种不同的服务来共同支撑的。不同的系统可能分布在上千台服务器上,横跨多个数据中心。一旦系统出问题,此时问题的定位就比较麻烦。在微服务环境下,一次客户端请求,可能会引起数十次、上百次服务端服务之间的调用。一旦请求出问题了,我们需要考虑很多东西:

  • 如何快速定位问题?
  • 如果快速确定此次客户端调用,都涉及到哪些服务?
  • 到底是哪一个服务出问题了?

要解决这些问题,就涉及到分布式链路追踪。分布式链路追踪系统主要用来跟踪服务调用记录的,一般来说,一个分布式链路追踪系统,有三个部
分功能:

  • 数据收集。
  • 数据存储。
  • 数据展示。

Spring Cloud Sleuth 是 Spring Cloud 提供的一套分布式链路追踪系统,有 3 个核心概念:

  • Trace:从请求到达系统开始,到给请求做出响应,这样一个过程成为 Trace 。
  • Span:每次调用服务时,埋入的一个调用记录,成为 Span 。
  • Annotation:相当于 Span 的语法,描述 Span 所处的状态。

2 基本使用

创建 Spring Boot 项目 sleuth ,添加 Web/Sleuth 依赖,如下:

Spring Cloud Sleuth 链路追踪_第1张图片

最终的依赖如下:

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.bootgroupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
    dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-sleuthartifactId>
    dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.bootgroupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
        <scope>testscope>
        <exclusions>
            <exclusion>
                <groupId>org.junit.vintagegroupId>
                <artifactId>junit-vintage-engineartifactId>
            exclusion>
        exclusions>
    dependency>
dependencies>

项目创建成功后,在 application.properties 配置文件中配置服务名称,这个名称在输出的日志中会体现出来:

spring.application.name=sleuth

接下来创建一个 HelloController ,定义 hello 接口,打印日志测试(日志与 Sleuth 会自动整合):

@RestController
public class HelloController {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloController.class);

    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        logger.info("Hello Spring Cloud Sleuth");
        return "Hello Spring Cloud Sleuth";
    }
}

启动应用,访问 http://127.0.0.1:8080/hello 接口,结果如下:

可以看到 Spring Cloud Sleuth 的输出,其中 [sleuth,9309020b37b78ad7,9309020b37b78ad7,false] 表示:服务名称,Trace Id,Span Id,是否暴露


然后,在启动类中定义 RestTemplate ,用于服务之间调用:

@SpringBootApplication
public class SpringCloudSleuthApplication {

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

    @Bean
    RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }

}

再定义两个接口,在 hello2 中调用 hello3,形成调用链:

@GetMapping("/hello2")
public String hello2() throws InterruptedException {
    logger.info("hello2");
    Thread.sleep(500);
    return restTemplate.getForObject("http://127.0.0.1:8080/hello3", String.class);
}

@GetMapping("/hello3")
public String hello3() throws InterruptedException {
    logger.info("hello3");
    Thread.sleep(500);
    return "hello3";
}

重新启动应用,访问 http://127.0.0.1:8080/hello2 接口,结果如下:

可以看到一个 Trace 由多个 Span 组成,一个 Trace 相当于就是一个调用链,而一个 Span 则是这个链中的每一次调用过程。

3 异步任务

Spring Cloud Sleuth 中也可以收集到异步任务中的信息。

首先,在启动类上通过 @EnableAsync 注解开启异步任务:

@SpringBootApplication
@EnableAsync // 开启异步任务
public class SpringCloudSleuthApplication {

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

    @Bean
    RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }

}

接着,创建一个 HelloService ,提供一个异步任务方法:

@Service
public class HelloService {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloService.class);

    @Async
    public String backgroundFun() {
        logger.info("backgroundFun");
        return "backgroundFun";
    }
}

然后,在 HelloController 中调用该异步方法:

@GetMapping("/hello4")
public String hello4() {
    logger.info("hello4");
    helloService.backgroundFun();
    return "hello4";
}

重新启动应用,访问 http://127.0.0.1:8080/hello4 接口,结果如下:

可以看到异步任务会有一个单独的 Span Id 。

4 定时任务

Spring Cloud Sleuth 也可以收集定时任务的信息。

首先,在启动类上通过 @EnableScheduling 注解开启异步任务:

@SpringBootApplication
@EnableAsync // 开启异步任务
@EnableScheduling // 开启定时任务
public class SpringCloudSleuthApplication {

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

    @Bean
    RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }

}

然后在 HelloSerivce 中,添加定时任务,去调用 background 方法。

@Scheduled(cron = "0/10 * * * * ?")
public void sche1() {
    logger.info("start:");
    backgroundFun();
    logger.info("end:");
}

重新启动应用,结果如下:

Spring Cloud Sleuth 链路追踪_第2张图片

可以看到在定时任务中,每一次定时任务都会产生一个新的 Trace ,并且在调用过程中, Span Id 都是一致的,这个和普通的调用不一样。

5 Zipkin

Zipkin 本身是一个由 Twitter 公司开源的分布式追踪系统,分为 Server 端和 Client 端, Server 用来展示数据, Client 用来收集+上报数据。

5.1 准备工作

Zipkin 要先把数据存储起来,这里我们使用 Elasticsearch 来存储,首先安装 es 和 es-head(可视化工具,也可以使用 Kibana )。

  • es 安装命令:docker run -d --name elasticsearch -p 9200:9200 -p 9300:9300 -e "discovery.type=single-node" elasticsearch:7.1.0

  • es-head 安装有三种方式:

    1. 直接下载软件安装。
    2. 通过 Docker 安装
    3. 安装 Chrome/Firefox 插件。
  • RabbitMQ 安装:略。

  • Zipkin 安装:docker run -d -p 9411:9411 --name zipkin -e ES_HOSTS=127.0.0.1 -e STORAGE_TYPE=elasticsearch -e ES_HTTP_LOGGING=BASIC -e RABBIT_URI=amqp://guest:[email protected]:5672 openzipkin/zipkin

Zipkin 安装的参数说明:

  • ES_HOSTS:es 的地址。
  • STORAGE_TYPE:数据存储方式。
  • RABBIT_URI:要连接的 Rabbit 的地址。

5.2 实践

创建 Spring Boot 项目 sleuth-zipkin ,添加 Web/Sleuth/Zipkin Client/RabbitMQ/Cloud Stream 依赖,如下:

Spring Cloud Sleuth 链路追踪_第3张图片

最终的依赖如下:

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.bootgroupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-amqpartifactId>
    dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.bootgroupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
    dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-sleuthartifactId>
    dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-zipkinartifactId>
    dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
        <artifactId>spring-cloud-streamartifactId>
    dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
        <artifactId>spring-cloud-stream-binder-rabbitartifactId>
    dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.bootgroupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
        <scope>testscope>
        <exclusions>
            <exclusion>
                <groupId>org.junit.vintagegroupId>
                <artifactId>junit-vintage-engineartifactId>
            exclusion>
        exclusions>
    dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.amqpgroupId>
        <artifactId>spring-rabbit-testartifactId>
        <scope>testscope>
    dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
        <artifactId>spring-cloud-stream-test-supportartifactId>
        <scope>testscope>
    dependency>
dependencies>

项目创建成功后,在 application.properties 配置文件中配置 Sleuth/Zipkin Client/RabbitMQ 等相关信息:

spring.application.name=sleuth-zipkin

# 开启链路追踪
spring.sleuth.web.client.enabled=true
# 配置采样比例,默认为 0.1
spring.sleuth.sampler.probability=1

# 开启 zipkin
spring.zipkin.enabled=true
# zipkin 地址
spring.zipkin.base-url=http://127.0.0.1:9411
# 追踪消息的发送类型
spring.zipkin.sender.type=rabbit

# 配置 RabbitMQ
spring.rabbitmq.host=127.0.0.1
spring.rabbitmq.port=5672
spring.rabbitmq.username=guest
spring.rabbitmq.password=guest

接下来提供一个测试的 HelloController:

@RestController
public class HelloController {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloController.class);

    @GetMapping("/hello")
    public String hello(String name) {
        logger.info("sleuth-zipkin-hello");
        return "hello " + name + " !";
    }
}

同理,再创建一个类似的 Spring Boot 项目 sleuth-zipkin2 ,设置不同端口 server.port=8081 ,并提供一个 /hello 接口通过 RestTemplate 调用 sleuth-zipkin 中的 /hello 接口,如下:

@RestController
public class HelloController {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloController.class);
    @Autowired
    RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping("/hello")
    public void hello(String name) {
        String s = restTemplate.getForObject("http://127.0.0.1:8080/hello?name={1}", String.class, "cxy35");
        logger.info(s);
    }
}

启动 sleuth-zipkinsleuth-zipkin2 ,访问 http://127.0.0.1:8081/hello 之后,可以查看控制台 Sleuth 的输出信息、 Zipkin Server 端的信息 (http://127.0.0.1:9411/zipkin)、 es-head (软件或插件) 或 Kibana (http://127.0.0.1:5601/) 中的信息、 RabbitMQ 中的信息 (http://127.0.0.1:15672/)。


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  • Spring Cloud 教程合集示例代码:https://github.com/cxy35/spring-cloud-samples
  • 本文示例代码:https://github.com/cxy35/spring-cloud-samples/tree/master/spring-cloud-sleuth

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