本文为2022.10.29存稿

链路追踪（Traces）

为什么需要？

在分布式系统，尤其是微服务系统中，一次外部请求往往需要内部多个模块，多个中间件，多台机器的相互调用才能完成。在这一系列的调用中，可能有些是串行的，而有些是并行的。在这种情况下，我们如何才能确定这整个请求调用了哪些应用？哪些模块？哪些节点？以及它们的先后顺序和各部分的性能如何呢？

起源

建立在2010年Google的一篇Dapper论文的基础上，这篇论文可以说是指明了链路追踪设计的指导方针和设计原则

Dapper

OpenTracing

OpenTracing通过提供平台无关、厂商无关的API，使得开发人员能够方便的添加（或更换）追踪系统的实现。 OpenTracing提供了用于运营支撑系统的和针对特定平台的辅助程序库。

在 OpenTracing API 中，有三个主要对象：

Tracer
Span
SpanContext

Trace

Trace 是一个有向非循环图，那么 Trace 有且只有一个起点。这个起点会创建一个 Tracer 对象，这个对象一开始初始化了 trace id 和 process，trace id 是一个 32 个长度的字符串组成，它是一个时间戳，而 process 是起点进程所在主机的信息。

Span

Span 基本结构前面提到 Span 通俗概念：一个操作，它代表系统中一个逻辑运行单元。Span 之间通过嵌套或者顺序排列建立因果关系。Span 包含以下对象：

Name : 名称，这个名称简单并具有可读性高。如：一个 RPC 方法的名称，一个函数名，或者一个大型计算过程中的子任务或阶段；
起始时间和结束时间：操作的生命周期；
Attributes: 属性，一组<K,V>键值对构成的集合。值可以是字符串、布尔或者数字类型，一些链路追踪系统也称为 Tags；
Event：事件；
SpanContext: Span 上下文内容；
Links：描述 Span 节点关系的连线，它的描述信息保存在 SpanContext 中；

Span之间的关系可以包含两种：

ChildOf: Span A 是 Span B 的孩子，即"ChildOf"关系
FollowsFrom : Span A 是 Span B 的父级，即"FollowsFrom"关系

SpanContext

SpanContext作用是在一个 Trace 中，把当前 Span 和 Trace 相关信息传递到下级 Span 。它的基本结构类似<Trace_id, Span_id, sampled> ，每个 SpanContext 包含以下基本属性：

TraceId：随机 16 字节数组。比如 4bf92f3577b34da6a3ce929d0e0e4736
SpanId：随机 8 字节数组。比如 00f067aa0ba902b7
Baggage Items ：一个键值对集合，也需要 Span 间传输。

关系

一个Trace （链路追踪过程）是多个 Span 操作组成的一个有向无环图（DAG），每一个 Span 代表 Trace 中被命名并计时的连续性的执行片段。

为了把调用链状态在 Span 中传递下去，期望最终保存下来，比如打入日志、保存到数据库。SpanContext 会封装一个键值对集合，然后将数据像行李一样打包，这个打包的行李在 OpenTelemetry 称为 Baggage(背包) 。

OpenTelemetry

OpenTelemetry 是 CNCF 的一个可观测性项目，旨在提供可观测性领域的标准化方案，解决观测数据的数据模型、采集、处理、导出等的标准化问题，提供与三方 vendor 无关的服务。

OpenTelemetry 是由两个开源项目合并组成的：

OpenCensus
- 面向 trace 和 metrics 进行数据模型标准化，并提供采集、处理、导出的工具
OpenTracing
- 面向 trace 进行数据模型标准化，并提供采集、处理、导出的工具

2019 年 5 月，两个开源项目合并，官方宣布开源 OpenTelemetry 项目。

仓库

链路追踪组件分析

近年来，出现了 APM 系统，APM 称为应用程序性能管理系统，可以进行软件性能监视和性能分析。APM 是一种Metrics，但是现在有融合 Tracing 的趋势（2021）

APM系统（应用性能管理 or 应用性能监控）

application performance managerment

application performance monitoring

https://www.ibm.com/cloud/learn/observability

APM	厂商	OpenTracing	语言支持	其他
Jeager	Uber	兼容	支持Go等	后端组件均开放 Prometheus 监控 zap日志标准输出
Skywalking	Huawei	兼容	支持Go，Java，.NET Core, NodeJS and PHP 等	模块较多，但是结构清晰，就是通过收集数据进行存储、展示
Zipkin	Twitter	兼容	支持 Java、PHP、Go and NodeJS 等	UI 界面功能简单，无告警功能，需要二次开发

CNCF生态

tracing

分析

all-apm

Jaeger

架构

两种部署方式（一种含有kafka用作初步缓存） jaeger-architecture

Jaeger-Client 是由 OpenTracing API 封装成编程语言的 SDK。
Jaeger-Agent 是一个监听在 UDP 端口上接收 span 数据的网络守护进程，它会将数据批量发送给 collector。
Jaeger-Collector 负责处理四面八方推送来的跟踪信息，然后存储到后端，可以存储到 ES 等数据库中。
Jaeger-Query/UI 从数据库中请求数据，可以让用户在界面上看到这些被分析出来的跟踪信息。

jaeger-client

调研·分布式链路追踪