前言

OpenTelemetry作為一個分布式追蹤的項目，他支持非常多的語言，如Java，Golang，Python等，鑒于筆者的主力語言為Java，并且后續(xù)需要介紹OpenTelemetry的Java Agent實現(xiàn)，所以后續(xù)文章中的相關(guān)知識點都以Java或者Java Sdk的方式為主。

初識OpenTelemetry

在微服務(wù)廣泛發(fā)展和使用的當(dāng)下，對于整個微服務(wù)體系的使用情況的觀察以及服務(wù)依賴調(diào)用情況都不再像以往那么清晰明了。而這正是OpenTelemetry能夠為我們提供的能力。

OpenTelemetry源自O(shè)penSencuc和OpenTracing的合并，它的目標(biāo)是集成Trace，Metrics，Logging能力來提供可觀測性。過去的分布式追蹤往往是各做各的，沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，各個分布式追蹤方案各顯神通，使用不同的協(xié)議，不同的標(biāo)準(zhǔn)。但是OpenTelemetry不同，它提供了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，并且他的可插拔式的架構(gòu)為將來的協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展提供了便利的方式。

調(diào)用鏈Trace

分布式調(diào)用鏈，俗稱調(diào)用鏈，用來記錄請求的路徑整體路徑。下圖是一個典型的的請求以及其RPC調(diào)用的鏈路：

從圖中我們可以很清晰的了解到剛才的請求是怎么一個流轉(zhuǎn)過程，經(jīng)過了什么組件和服務(wù)，接口。這就是調(diào)用鏈的作用之一，讓我們的請求鏈路更加透明清晰。

Span

Span在調(diào)用鏈中是一個基礎(chǔ)的單元，一個調(diào)用鏈?zhǔn)怯珊芏嗟腟pan組成的。在一個Span中會包含如下信息：

• 名稱
• 父Span的ID，root節(jié)點的父Span為空
• 開始與結(jié)束時間戳
• Span Context
• Attributes
• Span事件
• Span Links
• Span狀態(tài)
• Span Kind

以下是一個典型的Span結(jié)構(gòu)：

{
  "trace_id": "7bba9f33312b3dbb8b2c2c62bb7abe2d",
  "parent_id": "",
  "span_id": "086e83747d0e381e",
  "name": "/v1/sys/health",
  "start_time": "2021-10-22 16:04:01.209458162 +0000 UTC",
  "end_time": "2021-10-22 16:04:01.209514132 +0000 UTC",
  "status_code": "STATUS_CODE_OK",
  "status_message": "",
  "attributes": {
    "net.transport": "IP.TCP",
    "net.peer.ip": "172.17.0.1",
    "net.peer.port": "51820",
    "net.host.ip": "10.177.2.152",
    "net.host.port": "26040",
    "http.method": "GET",
    "http.target": "/v1/sys/health",
    "http.server_name": "mortar-gateway",
    "http.route": "/v1/sys/health",
    "http.user_agent": "Consul Health Check",
    "http.scheme": "http",
    "http.host": "10.177.2.152:26040",
    "http.flavor": "1.1"
  },
  "events": [
    {
      "name": "",
      "message": "OK",
      "timestamp": "2021-10-22 16:04:01.209512872 +0000 UTC"
    }
  ]
}

Span Context

Span Context可以理解為上下文，是Span中包含的不可變的對象。在Span Context中包含了：

• traceId：調(diào)用鏈ID
• spanId：Span的ID
• traceFlag：二進(jìn)制形式的調(diào)用鏈標(biāo)志位，一般用于表示調(diào)用鏈?zhǔn)欠癫蓸樱╥sSampled）
• traceState：承載調(diào)用鏈信息的K-V結(jié)構(gòu)列表

Attributes

Attributes是一個用來攜帶信息的K-V結(jié)構(gòu)。

在java sdk中可以通過：

Span.current().setAttribute("My Attributes", "attr");

來自定義你想要設(shè)置的Attributes。當(dāng)然在OpenTelemetry中默認(rèn)內(nèi)置的那些Instrumentation都會有定義一些指定標(biāo)準(zhǔn)化的的Attributes，詳情可以參照Semantic Attributes

Span事件

Span事件（Events）是一種事件機制，可以將事件觸發(fā)與具體的Span進(jìn)行綁定，然后在調(diào)用鏈頁面展示出來。如下事例：

Span.current().addEvent("My Event");

Span Links

Span Links是一種能夠?qū)⒄{(diào)用鏈關(guān)聯(lián)起來的技術(shù)，通過配置關(guān)聯(lián)的Span，可以在頁面中展現(xiàn)關(guān)聯(lián)的調(diào)用鏈信息。不過請注意Span Links必須要在Span創(chuàng)建時才能添加，不像Events和Attributes一樣能在Span創(chuàng)建之后添加。例子如下：

Tracer tracer = GlobalOpenTelemetry.getTracer("1111");
Span span = tracer.spanBuilder("start")
        .addLink(SpanContext.create("ee868088dfd10adbaa459c9aa353b112", "53b11b6c55010604",
                TraceFlags.getDefault(), TraceState.getDefault())).startSpan();
span.end();

Span狀態(tài)

Span狀態(tài)（Status）是定義好的Span的狀態(tài)，有如下幾種：

• Unset
• Ok
• Error

Span Kind

Span Kind是指Span類型，有如下幾種：

• Server
• Client
• Producer
• Consumer
• Internal

顧名思義Server/Client指的是服務(wù)端/客戶端，Producer/Consumer指的是生產(chǎn)者/消費者，顯然這個一般適用于消息隊列，Internal是內(nèi)部組件產(chǎn)生的Span

Trace構(gòu)建的原理

簡單來說的話Trace是由眾多的Span組成的，而Span則是由眾多的Instrumentation庫組成的，這些庫由開源作者構(gòu)建，用于支持不同的組件，如http請求，kafka，redis等等。依托于這些Instrumentation，調(diào)用鏈可以生成對應(yīng)的Span。

生成Span自然不是難題，問題在于是如何將這些Span串聯(lián)起來的。在Trace中有一個唯一的標(biāo)識TraceID，而且在Span中也有一個SpanId和ParentSpanId，借助這些信息，在Span將所有數(shù)據(jù)推送到服務(wù)端后，服務(wù)端就能根據(jù)這些信息進(jìn)行重組，然后在界面上進(jìn)行展示。

但是又存在一個問題，TraceId以及ParentSpanId是如何在Span間進(jìn)行傳遞的呢？

這里就涉及到了Trace的底層原理了。在這里以Java Sdk來舉例。在Sdk中會定義一個Context類用于建立一個內(nèi)存中的線程隔離的存儲機制來存儲上游傳遞的數(shù)據(jù)。一般來說上游往下游傳遞數(shù)據(jù)每個插件都是不同的形式。例如如果是http請求，那就借助Header，如果是Kafka，也是借助于Kafka自帶的prop來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。之后在下游獲取到數(shù)據(jù)后利用Context將其存放入內(nèi)存中，這個過程被稱為extract，在數(shù)據(jù)要再往下傳遞時，需要將內(nèi)存中數(shù)據(jù)取出，在解析成Header或是其他的形式，這個被稱為inject。調(diào)用鏈信息正是以此來傳遞的。

Trace就是依靠traceparent來進(jìn)行傳遞的，traceparent不僅包含了traceId，還包含了一些isSample等等的基礎(chǔ)信息。

Metrics

Metrics是一種度量標(biāo)準(zhǔn)，用于展現(xiàn)應(yīng)用的CPU，內(nèi)存等等指標(biāo)級的度量信息。

OpenTelemetry定義了三種metrics儀器：

• counter: 累加值，這類指標(biāo)不會減少，只會不斷的累加上去
• measure: 一段時間的數(shù)據(jù)聚合值，表示的是一段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)累加值
• observer: 抓取當(dāng)前時間的一系列特定值

實際上OpenTelemetry提供了許多基礎(chǔ)的指標(biāo)計算方式，例如：LongCounter，LongUpDownCounter，DoubleHistogram，DoubleGauge等等。

Meter meter = GlobalOpenTelemetry.meterBuilder("my-meter-instrumentation")
                .setInstrumentationVersion("1.0.0")
                .build();
LongCounter counter = meter
        .counterBuilder("my_metrics")
        .setDescription("My Metrics")
        .setUnit("1")
        .build();
counter.add(100);

上述代碼是一個簡單的創(chuàng)建指標(biāo)的的例子，這里創(chuàng)建了一個固定值為100的名為my_metrics的指標(biāo)，由于是counter，所以最終指標(biāo)名為my_metrics_total

Logs

日志也是OpenTelemetry的一大功能之一，不過截止到本文發(fā)布前，Logs功能還未GA，因此存在變數(shù)，后續(xù)我們在聊到Agent相關(guān)內(nèi)容時會再簡單聊聊這部分內(nèi)容，在這里就先一筆帶過。

Baggage

Baggage用于在Span間傳遞數(shù)據(jù)。

設(shè)想一個場景，你希望在鏈路的當(dāng)前的Span中將某些數(shù)據(jù)傳遞下去，使用attributes顯示然是不行的，因此需要一些手段將其傳遞下去，Baggage就是為此而設(shè)計的。

其實Baggage的原理基本和調(diào)用鏈的traceId的傳遞基本相似，不同之處是它定義了一個名為baggage的key，而這個key中包含的值是以K-V形式組織的，因此你可以傳遞自己想要的值下去。

在早期Baggage底層維護(hù)了一個Map來存儲這些數(shù)據(jù)，后來在某個版本后改成了用數(shù)組的形式，每兩個數(shù)組位置分別存儲一對K-V，并且做了一些特殊的處理來實現(xiàn)刪除等操作，有興趣的可以去看看源碼。

總結(jié)

在本文中我們簡單的介紹了OpenTelemetry的一些使用和實現(xiàn)的原理，在后續(xù)的文章中會更多的介紹整個OpenTelemetry的體系，請期待后續(xù)！

參考文檔：

[1] opentelemetry.io/docs

以上就是OpenTelemetry初識及調(diào)用鏈Trace詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于OpenTelemetry Trace調(diào)用鏈的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

最新評論