分布式链路追踪详解(实现原理及5大技术框架)

分布式链路追踪在微服务架构占据了很重要的作用，下面我就全面的来详解分布式链路追踪@mikechen

分布式链路追踪简介

分布式链路追踪是一种用于监控和调试分布式系统中请求流程的方法，在微服务架构非常重要。

 

分布式链路追踪作用

随着微服务架构的流行，在复杂的微服务架构系统中，会形成一个非常复杂的分布式服务调用链路。

如下图所示：

当系统出现故障或异常时，需要快速确定问题的源头。

分布式链路追踪能够帮助您识别故障点，追踪请求在哪个环节出现问题，从而更快地排除故障。

 

分布式链路追踪原理

分布式链路追踪的原理涉及多个关键概念和组件，如下图所示：

主要会包含如下8大组件：

1.追踪（Trace）

追踪是一个请求在分布式系统中的全局视图，显示了请求从起始到终点的流程，一个追踪通常由多个分布式跨度（Span）组成。

2.跨度（Span）

跨度表示一个操作的时间片段，它记录了操作的开始和结束时间、操作名称、标签等信息。

例如：一个HTTP请求、数据库查询等都可以是一个跨度。

3.上下文传递（Context Propagation）

在分布式系统中，跨度之间需要共享上下文信息，以便正确地构建追踪。

上下文传递确保在请求跨越不同服务时，相关信息如请求ID、时间戳等能够被正确传递。

4.唯一标识

为了构建一个完整的追踪，每个跨度都需要一个唯一的标识符，这个标识符被用于关联不同跨度，构建一个完整的追踪视图。

5.采样（Sampling）

由于分布式追踪可能会产生大量的数据，采样是一种控制数据收集量的方法。通过采样，只有一部分请求和跨度会被记录，以减少资源消耗。

6.代理和收集器

在应用程序中嵌入追踪代理，它负责捕获应用程序中的跨度数据，这些代理将跨度数据发送到追踪收集器进行处理。

7.存储和索引

追踪收集器将跨度数据存储在后端的存储系统中，通常是分布式数据库或索引系统，这些存储系统用于存储、索引和检索跨度数据。

8.可视化界面

存储的跨度数据可以通过可视化界面进行查询和展示，开发人员和运维人员可以使用这些界面来查看请求路径、性能信息和问题定位。

 

分布式链路追踪系统

有许多分布式链路追踪系统和工具可以帮助实现这些原理。一些常见的分布式链路追踪系统包括：

1.Skywalking

SkyWalking和Zipkin一样，也是一个开源的应用性能监控和分析系统，在国内使用较多。

主要功能：

1. 全链路追踪： SkyWalking 支持全链路追踪，可以追踪分布式系统中请求的流程路径。
2. 多语言支持： SkyWalking 提供多语言的客户端，包括：Java、Python、Go、.NET等。
3. 性能指标收集： 除了追踪数据，SkyWalking 还可以收集系统性能指标，比如：响应时间、吞吐量、错误率等。
4. 告警与通知： SkyWalking 允许设置警报规则，当性能或指标达到预定的阈值时，可以触发告警通知。

 

工作原理：

1. 代理和收集器： 在应用程序中嵌入 SkyWalking 代理，它会捕获请求中的跨度数据，并将数据发送到 SkyWalking 收集器。
2. 数据存储： SkyWalking 收集器将跨度数据存储在后端的存储系统中，通常是数据库或索引系统。这些存储系统用于存储、索引和检索跨度数据。
3. 可视化界面： 存储的跨度数据可以通过 SkyWalking 的可视化界面查询和展示。用户可以使用界面查看请求的路径、性能信息和指标图表。

 

2.Zipkin 

Zipkin是一款开源的分布式实时数据追踪系统，Zipkin 是一个独立的开源项目，由Twitter开发并开源。

Zipkin 提供了可视化界面，用于查看请求的流程、跨度和时间线。

如下图所示：

工作原理：

1. 代理收集数据： 在应用程序中嵌入 Zipkin 代理，它会捕获请求中的跨度数据，并将数据发送到 Zipkin 收集器。
2. 数据存储： Zipkin 收集器将跨度数据存储在后端的存储系统中，通常是数据库或索引系统。这些存储系统用于存储、索引和检索跨度数据。
3. 可视化界面： 存储的跨度数据可以通过 Zipkin 的可视化界面查询和展示。用户可以使用界面查看请求的路径、性能信息和时间线。

 

3.Sleuth

Sleuth是 Spring Cloud的链路追踪组件，也同样实现了分布式跟踪解决方案。

Sleuth主要是为Spring生态系统设计的，它提供了与Spring Boot和Spring Cloud的紧密集成，使开发人员能够更轻松地将分布式追踪添加到Spring应用中。

Zipkin和Sleuth都是用于实现分布式追踪的工具，但Sleuth更加专注于与Spring生态系统的集成，而Zipkin则更加通用，可以适用于多种语言和框架。

 

4.Jaeger

Jaeger 一个开源的分布式链路追踪系统，由CNCF维护，它支持跨度数据的收集、存储、索引和可视化。

 

5.PinPoint

Pinpoint 是一个开源的分布式应用性能监控工具，专注于跟踪和监控分布式应用程序和微服务架构的性能。

 

分布式链路追踪总结

综上所述，分布式链路追踪是一个关键工具，用于分析分布式系统中的请求流程和性能。

通过构建完整的请求追踪，开发人员和运维人员可以更好地理解系统的工作方式，找出性能问题，并提供更好的用户体验。