SpringCloud之Sleuth(Micrometer)+ZipKin分布式链路追踪

一只编程菜鸟2024-09-07 12:22

（学习笔记）

1、分布式链路追踪概述

问题：在微服务框架中，一个由客户端发起的请求在后端系统中会经过多个不同的的服务节点调用来协同产生最后的请求结果，每一个前段请求都会形成一条复杂的分布式服务调用链路，链路中的任何一环出现高延时或错误都会引起整个请求最后的失败。

在分布式与微服务场景下，我们需要解决如下问题：

在大规模分布式与微服务集群下，如何实时观测系统的整体调用链路情况。

在大规模分布式与微服务集群下，如何快速发现并定位到问题。

在大规模分布式与微服务集群下，如何尽可能精确的判断故障对系统的影响范围与影响程度。

在大规模分布式与微服务集群下，如何尽可能精确的梳理出服务之间的依赖关系，并判断出服务之间的依赖关系是否合理。

在大规模分布式与微服务集群下，如何尽可能精确的分析整个系统调用链路的性能与瓶颈点。

在大规模分布式与微服务集群下，如何尽可能精确的分析系统的存储瓶颈与容量规划。

上述问题就是我们的落地议题答案：

分布式链路追踪技术要解决的问题，分布式链路追踪（Distributed Tracing），就是将一次分布式请求还原成调用链路，进行日志记录，性能监控并将一次分布式请求的调用情况集中展示。比如各个服务节点上的耗时、请求具体到达哪台机器上、每个服务节点的请求状态等等。

2、官网

Micrometer：https://micrometer.io/docs/tracing

Sleuth：Spring Cloud Sleuth

Sleuth Github：GitHub - spring-cloud/spring-cloud-sleuth: Distributed tracing for spring cloud

版本注意：

总结：Spring Cloud Sleuth(micrometer)提供了一套完整的分布式链路追踪（Distributed Tracing）解决方案且兼容支持了zipkin展现。

分布式链路追踪其他解决方案：

3、分布式链路追踪原理

一条链路通过Trace Id唯一标识，Span标识发起的请求信息，各span通过parent id 关联起来

|---|-------------------------------------------------------------------------------|
| 1 | 第一个节点：Span ID = A，Parent ID = null，Service 1 接收到请求。 |
| 2 | 第二个节点：Span ID = B，Parent ID= A，Service 1 发送请求到 Service 2 返回响应给Service 1 的过程。 |
| 3 | 第三个节点：Span ID = C，Parent ID= B，Service 2 的 中间解决过程。 |
| 4 | 第四个节点：Span ID = D，Parent ID= C，Service 2 发送请求到 Service 3 返回响应给Service 2 的过程。 |
| 5 | 第五个节点：Span ID = E，Parent ID= D，Service 3 的中间解决过程。 |
| 6 | 第六个节点：Span ID = F，Parent ID= C，Service 3 发送请求到 Service 4 返回响应给 Service 3 的过程。 |
| 7 | 第七个节点：Span ID = G，Parent ID= F，Service 4 的中间解决过程。 |
| 8 | 通过 Parent ID 就可找到父节点，整个链路即可以进行跟踪追溯了。 |

3、Zipkin

官网：OpenZipkin · A distributed tracing system

3.1、介绍

Zipkin是一种分布式链路跟踪系统图形化的工具，Zipkin 是 Twitter 开源的分布式跟踪系统，能够收集微服务运行过程中的实时调用链路信息，并能够将这些调用链路信息展示到Web图形化界面上供开发人员分析，开发人员能够从ZipKin中分析出调用链路中的性能瓶颈，识别出存在问题的应用程序，进而定位问题和解决问题。

3.2、为什么出现

说明：

当没有配置 Sleuth 链路追踪的时候，INFO 信息里面是 [passjava-question,,,]，后面跟着三个空字符串。

当配置了 Sleuth 链路追踪的时候，追踪到的信息是 [passjava-question,504a5360ca906016,e55ff064b3941956,false] ，第一个是 Trace ID，第二个是 Span ID。**只有日志没有图，观看不方便，不美观，所以，**引入图形化Zipkin链路监控让你好看。

3.3、下载安装运行

​​​​​​​

运行jar

java -jar zipkin.jar

运行控制台：

http://localhost:9411/zipkin/

4、Micrometer+ZipKin搭建链路监控案例步骤

Micrometer：数据采样

Zipkin：图形展示

4.1、总体父工程pom

<properties>
<micrometer-tracing.version>1.2.0</micrometer-tracing.version>
<micrometer-observation.version>1.12.0</micrometer-observation.version>
<feign-micrometer.version>12.5</feign-micrometer.version>
<zipkin-reporter-brave.version>2.17.0</zipkin-reporter-brave.version>

</properties>

<!--micrometer-tracing-bom导入链路追踪版本中心  1-->
<dependency>
    <groupId>io.micrometer</groupId>
    <artifactId>micrometer-tracing-bom</artifactId>
    <version>${micrometer-tracing.version}</version>
    <type>pom</type>
    <scope>import</scope>
</dependency>
<!--micrometer-tracing指标追踪  2-->
<dependency>
    <groupId>io.micrometer</groupId>
    <artifactId>micrometer-tracing</artifactId>
    <version>${micrometer-tracing.version}</version>
</dependency>
<!--micrometer-tracing-bridge-brave适配zipkin的桥接包 3-->
<dependency>
    <groupId>io.micrometer</groupId>
    <artifactId>micrometer-tracing-bridge-brave</artifactId>
    <version>${micrometer-tracing.version}</version>
</dependency>
<!--micrometer-observation 4-->
<dependency>
    <groupId>io.micrometer</groupId>
    <artifactId>micrometer-observation</artifactId>
    <version>${micrometer-observation.version}</version>
</dependency>
<!--feign-micrometer 5-->
<dependency>
    <groupId>io.github.openfeign</groupId>
    <artifactId>feign-micrometer</artifactId>
    <version>${feign-micrometer.version}</version>
</dependency>
<!--zipkin-reporter-brave 6-->
<dependency>
    <groupId>io.zipkin.reporter2</groupId>
    <artifactId>zipkin-reporter-brave</artifactId>
    <version>${zipkin-reporter-brave.version}</version>
</dependency>

由于Micrometer Tracing是一个门面工具自身并没有实现完整的链路追踪系统，具体的链路追踪另外需要引入的是第三方链路追踪系统的依赖：

|---|---------------------------------|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 | micrometer-tracing-bom | 导入链路追踪版本中心，体系化说明 |
| 2 | micrometer-tracing | 指标追踪 |
| 3 | micrometer-tracing-bridge-brave | 一个Micrometer模块，用于与分布式跟踪工具 Brave 集成，以收集应用程序的分布式跟踪数据。Brave是一个开源的分布式跟踪工具，它可以帮助用户在分布式系统中跟踪请求的流转，它使用一种称为"跟踪上下文"的机制，将请求的跟踪信息存储在请求的头部，然后将请求传递给下一个服务。在整个请求链中，Brave会将每个服务处理请求的时间和其他信息存储到跟踪数据中，以便用户可以了解整个请求的路径和性能。 |
| 4 | micrometer-observation | 一个基于度量库 Micrometer的观测模块，用于收集应用程序的度量数据。 |
| 5 | feign-micrometer | 一个Feign HTTP客户端的Micrometer模块，用于收集客户端请求的度量数据。 |
| 6 | zipkin-reporter-brave | 一个用于将 Brave 跟踪数据报告到Zipkin 跟踪系统的库。 |

补充包：spring-boot-starter-actuator SpringBoot框架的一个模块用于监视和管理应用程序

整体父工程pom

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.atguigu.cloud</groupId>
    <artifactId>mscloudV6</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <packaging>pom</packaging>
    <modules>
        <module>cloud-provider-payment8001</module>
        <module>cloud-consumer-order80</module>
        <module>cloud-api-commons</module>
        <module>cloud-provider-payment8002</module>
        <module>cloud-consumer-feign-order80</module>
    </modules>

    <properties>
        <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <hutool.version>5.8.22</hutool.version>
        <lombok.version>1.18.26</lombok.version>
        <druid.version>1.1.20</druid.version>
        <mybatis.springboot.version>3.0.2</mybatis.springboot.version>
        <mysql.version>8.0.11</mysql.version>
        <swagger3.version>2.2.0</swagger3.version>
        <mapper.version>4.2.3</mapper.version>
        <fastjson2.version>2.0.41</fastjson2.version>
        <persistence-api.version>1.0.2</persistence-api.version>
        <spring.boot.test.version>3.1.5</spring.boot.test.version>
        <spring.boot.version>3.2.0</spring.boot.version>
        <spring.cloud.version>2023.0.0</spring.cloud.version>
        <spring.cloud.alibaba.version>2022.0.0.0-RC2</spring.cloud.alibaba.version>
        <micrometer-tracing.version>1.2.0</micrometer-tracing.version>
        <micrometer-observation.version>1.12.0</micrometer-observation.version>
        <feign-micrometer.version>12.5</feign-micrometer.version>
        <zipkin-reporter-brave.version>2.17.0</zipkin-reporter-brave.version>
    </properties>

    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <!--springboot 3.2.0-->
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
                <version>${spring.boot.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <!--springcloud 2023.0.0-->
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>${spring.cloud.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <!--springcloud alibaba 2022.0.0.0-RC2-->
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
                <version>${spring.cloud.alibaba.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <!--SpringBoot集成mybatis-->
            <dependency>
                <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
                <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
                <version>${mybatis.springboot.version}</version>
            </dependency>
            <!--Mysql数据库驱动8 -->
            <dependency>
                <groupId>mysql</groupId>
                <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
                <version>${mysql.version}</version>
            </dependency>
            <!--SpringBoot集成druid连接池-->
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba</groupId>
                <artifactId>druid-spring-boot-starter</artifactId>
                <version>${druid.version}</version>
            </dependency>
            <!--通用Mapper4之tk.mybatis-->
            <dependency>
                <groupId>tk.mybatis</groupId>
                <artifactId>mapper</artifactId>
                <version>${mapper.version}</version>
            </dependency>
            <!--persistence-->
            <dependency>
                <groupId>javax.persistence</groupId>
                <artifactId>persistence-api</artifactId>
                <version>${persistence-api.version}</version>
            </dependency>
            <!-- fastjson2 -->
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba.fastjson2</groupId>
                <artifactId>fastjson2</artifactId>
                <version>2.0.40</version>
            </dependency>
            <!-- swagger3 调用方式 http://你的主机IP地址:5555/swagger-ui/index.html -->
            <dependency>
                <groupId>org.springdoc</groupId>
                <artifactId>springdoc-openapi-starter-webmvc-ui</artifactId>
                <version>${swagger3.version}</version>
            </dependency>
            <!--hutool-->
            <dependency>
                <groupId>cn.hutool</groupId>
                <artifactId>hutool-all</artifactId>
                <version>${hutool.version}</version>
            </dependency>
            <!--lombok-->
            <dependency>
                <groupId>org.projectlombok</groupId>
                <artifactId>lombok</artifactId>
                <version>${lombok.version}</version>
                <optional>true</optional>
            </dependency>
            <!-- spring-boot-starter-test -->
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
                <version>${spring.boot.test.version}</version>
                <scope>test</scope>
            </dependency>
            <!--micrometer-tracing-bom导入链路追踪版本中心  1-->
            <dependency>
                <groupId>io.micrometer</groupId>
                <artifactId>micrometer-tracing-bom</artifactId>
                <version>${micrometer-tracing.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <!--micrometer-tracing指标追踪  2-->
            <dependency>
                <groupId>io.micrometer</groupId>
                <artifactId>micrometer-tracing</artifactId>
                <version>${micrometer-tracing.version}</version>
            </dependency>
            <!--micrometer-tracing-bridge-brave适配zipkin的桥接包 3-->
            <dependency>
                <groupId>io.micrometer</groupId>
                <artifactId>micrometer-tracing-bridge-brave</artifactId>
                <version>${micrometer-tracing.version}</version>
            </dependency>
            <!--micrometer-observation 4-->
            <dependency>
                <groupId>io.micrometer</groupId>
                <artifactId>micrometer-observation</artifactId>
                <version>${micrometer-observation.version}</version>
            </dependency>
            <!--feign-micrometer 5-->
            <dependency>
                <groupId>io.github.openfeign</groupId>
                <artifactId>feign-micrometer</artifactId>
                <version>${feign-micrometer.version}</version>
            </dependency>
            <!--zipkin-reporter-brave 6-->
            <dependency>
                <groupId>io.zipkin.reporter2</groupId>
                <artifactId>zipkin-reporter-brave</artifactId>
                <version>${zipkin-reporter-brave.version}</version>
            </dependency>

        </dependencies>
    </dependencyManagement>
</project>

4.2、服务提供者Provider

（1）pom

<!--micrometer-tracing指标追踪  1-->
        <dependency>
            <groupId>io.micrometer</groupId>
            <artifactId>micrometer-tracing</artifactId>
        </dependency>
        <!--micrometer-tracing-bridge-brave适配zipkin的桥接包 2-->
        <dependency>
            <groupId>io.micrometer</groupId>
            <artifactId>micrometer-tracing-bridge-brave</artifactId>
        </dependency>
        <!--micrometer-observation 3-->
        <dependency>
            <groupId>io.micrometer</groupId>
            <artifactId>micrometer-observation</artifactId>
        </dependency>
        <!--feign-micrometer 4-->
        <dependency>
            <groupId>io.github.openfeign</groupId>
            <artifactId>feign-micrometer</artifactId>
        </dependency>
        <!--zipkin-reporter-brave 5-->
        <dependency>
            <groupId>io.zipkin.reporter2</groupId>
            <artifactId>zipkin-reporter-brave</artifactId>
        </dependency>

（2）application.yml

server:
  port: 8001
# ==========applicationName + druid-mysql8 driver===================
spring:
  profiles:
    active: dev #多环境配置
  datasource:
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/cloud_test_db?characterEncoding=utf8&useSSL=false&serverTimezone=GMT%2B8&rewriteBatchedStatements=true&allowPublicKeyRetrieval=true
    username: root
    password: 123456

# ========================mybatis===================
mybatis:
  mapper-locations: classpath:mapper/*.xml
  type-aliases-package: com.atguigu.cloud.entities
  configuration:
    map-underscore-to-camel-case: true
    
# ========================zipkin===================
management:
  zipkin:
    tracing:
      endpoint: http://localhost:9411/api/v2/spans
  tracing:
    sampling:
      probability: 1.0 #采样率默认为0.1(0.1就是10次只能有一次被记录下来)，值越大收集越及时。

（3）controller

@RestController
public class PayMicrometerController {
    /**
     * Micrometer(Sleuth)进行链路监控的例子
     * @param id
     * @return
     */
    @GetMapping(value = "/pay/micrometer/{id}")
    public String myMicrometer(@PathVariable("id") Integer id) {
        return "Hello, 欢迎到来myMicrometer inputId:  "+id+" \t    服务返回:" + IdUtil.simpleUUID();
    }
}

common-api

@FeignClient(value = "cloud-payment-service")
public interface PayFeignApi {

    /**
     * Micrometer(Sleuth)进行链路监控的例子
     * @param id
     * @return
     */
    @GetMapping(value = "/pay/micrometer/{id}")
    public String myMicrometer(@PathVariable("id") Integer id);
}

4.3、服务调用者 consumer

（1）pom

    <!--micrometer-tracing指标追踪  1-->
    <dependency>
        <groupId>io.micrometer</groupId>
        <artifactId>micrometer-tracing</artifactId>
    </dependency>
    <!--micrometer-tracing-bridge-brave适配zipkin的桥接包 2-->
    <dependency>
        <groupId>io.micrometer</groupId>
        <artifactId>micrometer-tracing-bridge-brave</artifactId>
    </dependency>
    <!--micrometer-observation 3-->
    <dependency>
        <groupId>io.micrometer</groupId>
        <artifactId>micrometer-observation</artifactId>
    </dependency>
    <!--feign-micrometer 4-->
    <dependency>
        <groupId>io.github.openfeign</groupId>
        <artifactId>feign-micrometer</artifactId>
    </dependency>
    <!--zipkin-reporter-brave 5-->
    <dependency>
        <groupId>io.zipkin.reporter2</groupId>
        <artifactId>zipkin-reporter-brave</artifactId>
    </dependency>

（2）yml

# zipkin图形展现地址和采样率设置
management:
  zipkin:
    tracing:
      endpoint: http://localhost:9411/api/v2/spans
  tracing:
    sampling:
      probability: 1.0 #采样率默认为0.1(0.1就是10次只能有一次被记录下来)，值越大收集越及时。

（3）controller

@RestController
public class OrderMicrometerController {

    @Resource
    private PayFeignApi payFeignApi;

    @GetMapping(value = "/feign/micrometer/{id}")
    public String myMicrometer(@PathVariable("id") Integer id) {
        return payFeignApi.myMicrometer(id);
    }
}

4.4、测试

（1）依次启动（服务提供者）8001/（服务调用者）80两个微服务并注册进入Consul

（2）测试结果

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