使用 Zipkin 对 Spring Cloud 应用程序进行服务跟踪分析

阿里云

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2017年1月25日

CPOL

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本文简要介绍如何使用 Zipkin 对 Spring Cloud 应用进行服务分析。在实际应用中，Zipkin 可以与压力测试工具结合使用，以分析系统在高压下的可用性和性能。

想象一下这样的场景：如果你的微服务逐渐增长，服务之间的依赖关系也变得越来越复杂，你将如何分析它们之间的调用关系和相互影响？

服务追踪分析

由微服务组成的应用程序通过服务划分问题域，并通过 REST API 连接服务来完成操作。一次入口服务调用可能需要多个后端服务的协调。链接上的任何调用超时或错误都可能导致前端请求失败。服务调用链会越来越长，形成一个树状的调用链。

尽管与原文不符，但我认为这应该是“服务调用”…一次服务调用可能需要多个后端服务的协调。一次服务调用可能需要多个后端服务的协调。

随着服务的增多，对调用链的分析也将变得越来越细致。假设你负责下面的系统，其中的每一个小点都是一个微服务。微服务之间的调用关系构成了复杂的网络。

微服务之间的调用关系构成了复杂的网络

针对面向服务的应用程序的整体链式追踪问题，Google 发表了 Dapper 论文，介绍了他们是如何进行服务追踪分析的。其基本思想是为服务调用请求和响应添加一个 ID，以指示上下游请求的关系。利用这些信息，可以可视化地分析服务调用链和服务之间的依赖关系。

Spring Cloud Sleuth 和 Zipkin

与 Dapper 对应的开源实现是 Zipkin。它支持 JavaScript、Python、Java、Scala、Ruby、C# 和 Go 等多种语言。其中，Java 支持不同的数据库。

在本例中，我们准备开发两个基于 Spring Cloud 的应用程序，并使用 Spring Cloud Sleuth 与 Zipkin 集成。Spring Cloud Sleuth 是 Zipkin 的一种封装，它自动化了 span 和 trace 信息的生成、HTTP 请求的访问以及将收集到的信息发送到 Zipkin Server。

这是 Spring Cloud Sleuth 的概念图。

服务 REST 调用

本示例中有两个演示服务：tracedemo，充当前端服务，接收用户请求；tracebackend，充当后端服务。tracedemo 通过 HTTP 协议调用后端服务。

    @RequestMapping("/")
public String callHome(){
    LOG.log(Level.INFO, "calling trace demo backend");
    return restTemplate.getForObject("hLmpk344008ttp://backend:8090", String.class);
}

使用 RestTemplate 进行 HTTP 请求调用

tracedemo 应用程序通过 RestTemplate 调用后端 tracebackend 服务。注意：tracedemo 地址在 URL 中指定为 backend。

 @RequestMapping("/")
public String callHome(){
    LOG.log(Level.INFO, "calling trace demo backend");
    return restTemplate.getForObject("http://backend:8090", String.class);
}

后端服务响应 HTTP 请求，输出日志显示返回了经典的“hello world”。

@RequestMapping("/")
public String home(){
    LOG.log(Level.INFO, "trace demo backend is being called");
    return "Hello World.";
}

引入 Sleuth 和 Zipkin 依赖包

我们可以看到，这是两个 Spring 应用程序通过 RestTemplate 进行的一次典型访问。那么，其中哪一个在 HTTP 请求中注入了追踪信息并将信息发送到 Zipkin Server 呢？答案在于这两个应用程序加载的 JAR 包。

本例使用 Gradle 构建应用程序。Sleuth 和 Zipkin 相关的 JAR 包在 build.gradle 中加载。

dependencies {
    compile('org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-sleuth')
    compile('org.springframework.cloud:spring-cloud-sleuth-zipkin')
    testCompile('org.springframework.boot:spring-boot-starter-test')
}

在 Spring 应用程序检测到 Java 依赖包中的 Sleuth 和 Zipkin 后，它会在 RestTemplate 调用期间自动将追踪信息注入 HTTP 请求，并将信息发送到 Zipkin Server。

那么，我们可以在哪里指定 Zipkin Server 的地址呢？答案是：在 application.properties 中。

spring.zipkin.base-url=http://zipkin-server:9411

注意：Zipkin Server 的地址是：zipkin-server。

构建 Docker 镜像

为这两个服务创建两个相同的 Dockerfile 来生成 Docker 镜像。

FROM java:8-jre-alpine
RUN sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.ustc.edu.cn/' /etc/apk/repositories
VOLUME /tmp
ADD build/libs/*.jar app.jar
RUN sh -c 'touch /app.jar'
ENTRYPOINT ["java","-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom","-jar","/app.jar"]

构建 Docker 镜像的步骤如下：

cd tracedemo
./gradlew build
docker build -t zipkin-demo-frontend .
cd ../tracebackend
./gradlew build
docker build -t zipkin-demo-backend .

镜像准备就绪后，使用 `docker push` 命令将镜像上传到你的镜像仓库。

Zipkin Server

通过注解声明创建 Zipkin。

在 build.gradle 中引入 Zipkin 依赖包。

dependencies {
    compile('org.springframework.boot:spring-boot-starter')
    compile('io.zipkin.java:zipkin-server')
    runtime('io.zipkin.java:zipkin-autoconfigure-ui')
    testCompile('org.springframework.boot:spring-boot-starter-test')
}

在主程序类中添加 @EnableZipkinServer 注解。

@SpringBootApplication
@EnableZipkinServer
public class ZipkinApplication {
public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ZipkinApplication.class, args);
    }
}

在 application.properties 中将端口指定为 9411。

server.port=9411

构建 Docker 镜像

这里的 Dockerfile 与前面两个服务相同，因此不再赘述。

在阿里云 Docker 上部署

创建 docker-compose.yml 文件，内容如下：

version: "2"
services:
  zipkin-server:
    image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jingshanlb/zipkin-demo-server
    labels:
      aliyun.routing.port_9411: http://zipkin
    restart: always

  frontend:
    image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jingshanlb/zipkin-demo-frontend
    labels:
      aliyun.routing.port_8080: http://frontend
    links:
      - zipkin-server
      - backend
    restart: always

  backend:
    image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jingshanlb/zipkin-demo-backend
    links:
      - zipkin-server
    restart: always