随着微服务架构的流行,一次请求往往需要涉及到多个服务,因此服务性能监控和排查就变得更复杂。APM因此而生。

目前,市面上的APM服务端已经有了非常多的实现。比如Zipkin、Jaeger、SkyWalking、Elastic APM等(Pinpoint并不支持OpenTracing,所以我们不介绍)。

本教程仅提供一些开发思路,对技术要求较高,因为大部分需要涉及到对相应组件源码的理解。全部源码都可以在github上找到。

本次选择Jaeger作为服务端示例。主要内容如下。

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第一部分

在第一部分,我们来看一下apm的关键信息和一些概念性的东西,为后面的示例做准备。在这里,我们简单的描述了jaeger是如何安装的,也是一些准备工作。

第二部分

使用一个简单的java程序,来说明如何使用OpenTracing api进行trace的生成,并演示一个带有二个节点的调用链生成。

第三部分

使用OkHttp3和SpringBoot,来演示如何实现一个分布式调用。本文依然是使用底层的api进行构建,对开发感觉好的到此应该能够应对各种场景。

第四部分

以SpringCloud为例,说明微服务的调用链生成逻辑。由于各种调用内容较多,我们仅以比较流行的Feign调用来说明其原理。
SpringCloud的实现已经有了比较好的轮子,考虑的也比较全面,可以参考其源码进行分析。

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如果你在开发自己的中间件,或者做一些集成性的工作,本教程能够让你快速给自己的组件加入apm功能。前提是,你的api兼容OpenTracing协议。

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整体介绍

对于监控体系和apm链路,小姐姐味道公众号有更加详细的描述,建议先读一下。

这么多监控组件,总有一款适合你

以下仅简要说明一下调用链的主要因素。

调用链主要因素

数据收集部分

主要用于多样化的数据收集,为数据分析做准备。要求易用好用侵入尽量小(开发工作量),并且在极端情况下(如收集组件不可用)不能对业务有任何影响。可以看到此部分的开发量是巨大的,尤其是需要集成Nginx上下游、基础组件多样、技术栈多样的情况下。

数据分析部分

主要有实时分析与线下分析。一般,实时分析的价值更大一些,主要产出如秒级别的调用量、平均响应时间、TP值等。另外,调用链(Trace)需要存储全量数据,一些高并发大埋点的请求,会有性能问题。

监控报警

此部分利用数据分析的产出,通过短信邮件等形式,通知订阅人关注。监控报警平台应尽量向devops平台靠拢,包括自主化服务平台。

为什么选用jaeger

jaeger的开发较为活跃,而且它的模块划分是比较灵活的。在数据量非常大的情况下,数据是可以先用kafka缓冲一下的(同时为接入各种流分析平台做足了准备)。这些内容,我们在jaeger安装的部分顺便说明。

扩展方式

如果你的项目使用了SpringBoot,是非常方便进行扩展的。以下内容不止一次提起,读过的请忽略。

我们接下来实现的功能是:任何加了 @OwlTrace注解的方法,都将产生一条调用链信息。

首先,我们要定义一个注解:

import java.lang.annotation.*;
@Target({ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface OwlTrace {
}

然后,实现其处理类。代码通过AOP对Spring管理的Bean进行拦截,非常简单的实现了Trace信息的构造。代码如下:

import io.opentracing.Span;
import io.opentracing.Tracer;
import io.opentracing.tag.Tags;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.Lazy;

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;


@Configuration
@Slf4j
public class OwlTraceAutoConfiguration {
    static final String TAG_COMPONENT = "java";

    @Autowired
    @Lazy
    Tracer tracer;

    @Bean
    public TracingAspect pxTracingAspect() {
        return new TracingAspect();
    }

    @Aspect
    class TracingAspect {
        @Around("@annotation(com.sayhiai.arch.trace.annotation.OwlTrace)")
        public Object pxTraceProcess(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
            Span span = null;
            if (tracer != null) {
                final String cls = pjp.getTarget().getClass().getName();
                final String mName = pjp.getSignature().getName();
                span = tracer.buildSpan(cls + "." + mName)
                        .withTag(Tags.COMPONENT.getKey(), TAG_COMPONENT)
                        .withTag("class", cls)
                        .withTag("method", mName)
                        .startActive(false)
                        .span();
            }
            try {
                return pjp.proceed();
            } catch (Throwable t) {
                Map<String, Object> exceptionLogs = new LinkedHashMap<>(2);
                exceptionLogs.put("event", Tags.ERROR.getKey());
                exceptionLogs.put("error.object", t);
                span.log(exceptionLogs);
                Tags.ERROR.set(span, true);
                throw t;
            } finally {
                if (tracer != null && span != null) {
                    span.finish();
                }
            }
        }
    }
}

最后,根据Spring的加载方式,将路径添加到src/main/resources/META-INF/spring.factories中:

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
arch.trace.core.owl.OwlTraceAutoConfiguration,\
arch.trace.core.log.LoggingAutoConfiguration

将组件打成jar包,一个spring boot starter就实现了。

使用

application.properties

确保开了AOP

# AOP
spring.aop.auto=true
spring.aop.proxy-target-class=true

opentracing.jaeger.log-spans=true
opentracing.jaeger.udp-sender.host=192.168.3.237
opentracing.jaeger.udp-sender.port=5775

End

接下来,我们将逐步进入客户端api的开发之中。

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