个推基于 Zipkin 的分布式链路追踪实践

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作者:个推应用平台基础架构高级研发工程师 阿飞

01业务背景

随着微服务架构的流行,系统变得越来越复杂,单体的系统被拆成很多个模块,各个模块通过轻量级的通信协议进行通讯,相互协作,共同实现系统功能。

单体架构时,一个请求的调用链路很清晰,一般由负载均衡器将用户请求转发到后端服务,由后端服务进行业务处理,需要的数据从外部的存储中获取,处理完请求后,再经由负载均衡器返回给用户。

而在微服务架构中,一个请求往往需要多个模块共同协作处理,不同模块可能还依赖于不同的外部存储,各个模块的实现技术还不尽相同,一个请求是如何在整个系统不同模块间进行流转,整个调用链上的各个模块之间的调用关系如何,每个微服务处理的时间长短,处理的结果是否正确,很难去进行追踪,而这些信息对于整个系统运维、性能分析、故障追踪都特别有帮助,也正因为此,才有了各种分布式链路追踪的技术。

02分布式链路追踪现状

分布式链路追踪的技术有很多,有开源的也有闭源的。开源的有Jaeger、PinPoint、Zipkin、SkyWalking、CAT等,闭源的有Google Dapper、淘宝的鹰眼Tracing、新浪的Watchman、美团的MTrace等。CNCF(Cloud Native Computing Foundation)为了解决业界分布式追踪系统跨平台兼容性问题,设计了trace的标准,提出了分布式跟踪系统产品的统一范式-OpenTracing,Zipkin也部分支持OpenTracing标准。

03选择Zipkin的原因

在实践的过程中,基于以下原因选择了Zipkin来进行链路追踪:
• 开源,社区活跃
• 支持多种语言,Nodejs,Lua,Java都有开源实现,而我们的服务主要是这三种语言实现的
• 提供查询API,方便二次开发

04Zipkin的架构介绍

Zipkin的整体架构如下图所示:


Zipkin的整体架构
(引用自Zipkin官网:https://zipkin.io/pages/architecture.html

其中:
• Instrumented client和Instrumented server需要集成在分布式系统的具体服务中,采集跟踪信息,调用Transport,把跟踪信息发送给Zipkin的Server。
• Transport是Zipkin对外提供的接口,支持HTTP、Kafka、Scribe等通信方式。
• Zipkin即Zipkin server,主要包括四个模块:
Collector: 用于接收各个应用服务传输的追踪信息;
Storage:Zipkin的后端存储,支持In-Memory、MySql、Elasticsearch和Cassandra;
API:提供对外的查询接口;
UI:提供对外的Web界面。

Http Tracing的时序图
(引用自Zipkin官网:https://zipkin.io/pages/architecture.html

以上是Http Tracing的时序图,用户的请求/foo首先被Trace Instrumentationlan拦截,记录下Tags,时间戳,同时在Header里增加Trace信息,然后再流转到后端服务进行处理,处理完成后,正常响应,Trace Instrumentationlan拦截响应,记录处理延时后,将Response正常返回给调用方,同时异步地将Trace的Span发送给Zipkin Server。Span中的traceId是在整个调用链路上唯一的ID,用于唯一标识一条调用链。

05个推的Zipkin实践

个推的微服务是基于Kubernetes和Docker进行部署的,每个微服务对应于Kubernetes中的一组Pod。

在整个微服务体系中,API网关是基于Openresty开发的,主要使用Lua进行开发;后端服务主要使用Node.js和Java进行开发实现。在对接Zipkin时,不同的微服务采用不同的方式进行实现。

API网关主要通过增加网关插件(主要参考了Kong的Zipkin插件实现)来实现与Zipkin的对接;Node.js实现的服务主要使用了中间件实现与Zipkin的对接;Java服务使用了spring-cloud-sleuth来与Zipkin对接。 整体的架构如下图所示:

个推基于Zipkin的分布式链路追踪系统的整体架构

其中,Zipkin也容器化部署在Kubernetes集群中,简化了Zipkin的搭建和部署。如下图所示,通过Zipkin可以很方便地追踪请求的调用链路,整个调用链上各个服务的处理耗时,响应状态,服务间的调用关系都可以方便地在Zipkin中进行查询。Zipkin对于分析整个系统的性能瓶颈,定位故障也都有很大的帮助。

Zipkin的Web界面

06总结

Zipkin作为一个分布式链路追踪系统,有着应用侵入较小、社区活跃度较高、支持多种语言等优势,一般基于开源的实现稍做修改就可以实现与Zipkin的对接。因此个推在微服务架构中也引入了Zipkin,用Zipkin来追踪微服务的调用关系,对微服务进行性能分析和故障诊断。未来,个推会基于Zipkin做二次开发,提供更为友好的界面。

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