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服务化改造实践（三） | Dubbo + Zipkin

發布時間：2024/8/23 编程问答 45 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了服务化改造实践（三） | Dubbo + Zipkin 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

隨著業務的發展，應用的規模不斷的擴大，傳統的應用架構無法滿足訴求，服務化架構改造勢在必行，以 Dubbo 為代表的分布式服務框架成為了服務化改造架構中的基石。隨著微服務理念逐漸被大眾接受，應用進一步向更細粒度拆分，并且，不同的應用由不同的開發團隊獨立負責，整個分布式系統變得十分復雜。沒有人能夠清晰及時的知道當前系統整體的依賴關系。當出現問題時，也無法及時知道具體是鏈路上的哪個環節出了問題。

在這個背景下，Google 發表了?Dapper?的論文，描述了如何通過一個分布式追蹤系統解決上述問題。基于該論文，各大互聯網公司實現并部署了自己的分布式追蹤系統，其中比較出名的有阿里巴巴的 EagleEye。本文中提到的 Zipkin 是 Twitter 公司開源的分布式追蹤系統。下面會詳細介紹如何在 Dubbo 中使用 Zipkin 來實現分布式追蹤。

Zipkin 簡介

Zipkin 是基于?Dapper?論文實現，由 Twitter 開源的分布式追蹤系統，通過收集分布式服務執行時間的信息來達到追蹤服務調用鏈路、以及分析服務執行延遲等目的。

Zipkin 架構

Collector 收集器、Storage 存儲、API、UI 用戶界面等幾部分構成了 Zipkin Server 部分，對應于 GitHub 上?openzipkin/zipkin?這個項目。而收集應用中調用的耗時信息并將其上報的組件與應用共生，并擁有各個語言的實現版本，其中 Java 的實現是 GitHub 上?openzipkin/brave。除了 Java 客戶端實現之外，openzipkin 還提供了許多其他語言的實現，其中包括了 go、php、JavaScript、.net、ruby 等，具體列表可以參閱 Zipkin 的?Exiting instrumentations。

Zipkin 的工作過程

當用戶發起一次調用時，Zipkin 的客戶端會在入口處為整條調用鏈路生成一個全局唯一的 trace id，并為這條鏈路中的每一次分布式調用生成一個 span id。span 與 span 之間可以有父子嵌套關系，代表分布式調用中的上下游關系。span 和 span 之間可以是兄弟關系，代表當前調用下的兩次子調用。一個 trace 由一組 span 組成，可以看成是由 trace 為根節點，span 為若干個子節點的一棵樹。

Span 由調用邊界來分隔，在 Zipkin 中，調用邊界由以下四個 annotation 來表示：

cs - Clent Sent 客戶端發送了請求
sr - Server Receive 服務端接受到請求
ss - Server Send 服務端處理完畢，向客戶端發送回應
cr - Client Receive 客戶端收到結果

顯然，通過這四個 annotation 上的時間戳，可以輕易的知道一次完整的調用在不同階段的耗時，比如：

sr - cs 代表了請求在網絡上的耗時
ss - sr 代表了服務端處理請求的耗時
cr - ss 代表了回應在網絡上的耗時
cr - cs 代表了一次調用的整體耗時

Zipkin 會將 trace 相關的信息在調用鏈路上傳遞，并在每個調用邊界結束時異步的把當前調用的耗時信息上報給 Zipkin Server。Zipkin Server 在收到 trace 信息后，將其存儲起來，Zipkin 支持的存儲類型有 inMemory、MySql、Cassandra、以及 ElasticsSearch 幾種方式。隨后 Zipkin 的 Web UI 會通過 API 訪問的方式從存儲中將 trace 信息提取出來分析并展示，如下圖所示：

在 Dubbo 中使用

由于?Brave?對 Dubbo 已經主動做了支持，在 Dubbo 中集成基于 Zipkin 的鏈路追蹤變的十分簡單。下面會按照 Brave 中關于?Dubbo RPC 支持的指引來說明如何在 Dubbo 中使用 Zipkin。

安裝 Zipkin Server

按照?Zipkin 官方文檔中的快速開始?來安裝 Zipkin，如下所示：

$ curl -sSL https://zipkin.io/quickstart.sh | bash -s $ java -jar zipkin.jar

按照這種方式安裝的 Zipkin Server 使用的存儲類型是 inMemory 的。當服務器停機之后，所有收集到的 trace 信息會丟失，不適用于生產系統。如果在生產系統中使用，需要配置另外的存儲類型。Zipkin 支持 MySql、Cassandra、和 ElasticSearch。推薦使用 Cassandra 和 ElasticSearch，相關的配置請自行查閱官方文檔。

本文為了演示方便，使用的存儲是 inMemory 類型。成功啟動之后，可以在終端看到如下的提示：

$ java -jar zipkin.jar Picked up JAVA_TOOL_OPTIONS: -Djava.awt.headless=true********** *** *** **** **** **** ********************** ********** **** ************************************************************************************** **** ******* ************* ** ***** ** ** ** ** **** ** ** * *** ** **** **** ** ***** **** ** ** ********* ** ** ** ** ** ** **:: Powered by Spring Boot :: (v2.0.5.RELEASE)...o.s.b.w.e.u.UndertowServletWebServer : Undertow started on port(s) 9411 (http) with context path '' 2018-10-10 18:40:31.605 INFO 21072 --- [ main] z.s.ZipkinServer : Started ZipkinServer in 6.835 seconds (JVM running for 8.35)

然后在瀏覽器中訪問?http://localhost:9411?驗證 WEB 界面。

配置 Maven 依賴

引入 Brave 依賴

新建一個新的 Java 工程，并在 pom.xml 中引入 Brave 相關的依賴如下：

<properties><brave.version>5.4.2</brave.version><zipkin-reporter.version>2.7.9</zipkin-reporter.version></properties><dependencyManagement><dependencies><dependency><groupId>io.zipkin.brave</groupId><artifactId>brave-bom</artifactId><version>${brave.version}</version><type>pom</type><scope>import</scope></dependency><dependency><groupId>io.zipkin.reporter2</groupId><artifactId>zipkin-reporter-bom</artifactId><version>${zipkin-reporter.version}</version><type>pom</type><scope>import</scope></dependency></dependencies></dependencyManagement><dependencies><dependency><groupId>io.zipkin.brave</groupId><artifactId>brave-instrumentation-dubbo-rpc</artifactId></dependency><dependency><groupId>io.zipkin.brave</groupId><artifactId>brave-spring-beans</artifactId></dependency><dependency><groupId>io.zipkin.brave</groupId><artifactId>brave-context-slf4j</artifactId></dependency><dependency><groupId>io.zipkin.reporter2</groupId><artifactId>zipkin-sender-okhttp3</artifactId></dependency></dependencies>

其中：

引入 brave-instrumentation-dubbo-rpc，brave 對 dubbo 的支持：https://github.com/openzipkin/brave/blob/master/instrumentation/dubbo-rpc/README.md

引入 brave-spring-beans，brave 對 spring bean 的支持：https://github.com/openzipkin/brave/blob/master/spring-beans/README.md

引入 brave-context-slf4j，brave 對 SLF4J 的支持，可以在 MDC 中使用 traceId 和 spanId：https://github.com/openzipkin/brave/blob/master/context/slf4j/README.md

引入 zipkin-sender-okhttp3，使用 okhttp3 上報數據：https://github.com/openzipkin/zipkin-reporter-java

引入 Dubbo 相關依賴

Dubbo 相關的依賴是 Dubbo 本身以及 Zookeeper 客戶端，在下面的例子中，我們將會使用獨立的 Zookeeper Server 作為服務發現。

<dependencies><dependency><groupId>org.apache.curator</groupId><artifactId>curator-framework</artifactId><version>2.12.0</version><exclusions><exclusion><groupId>io.netty</groupId><artifactId>netty</artifactId></exclusion></exclusions></dependency><dependency><groupId>com.alibaba</groupId><artifactId>dubbo</artifactId><version>2.6.2</version></dependency></dependencies>

其中：

Dubbo 這里依賴獨立的 Zookeeper Server 做服務發現，這里使用的客戶端是 Curator

引入 Dubbo 框架的依賴，原則上 2.6 的任何版本都是工作的，這里使用的是 2.6.2 版本

實現

我們這里構造的場景是一個有兩個節點的服務依賴鏈，也就是，當一個 Dubbo 客戶端調用服務 A 時，服務 A 將會繼續調用服務 B。在這個例子中，服務 A 是 greeting service，它所依賴的下游服務服務 B 是 hello service。

定義服務接口

為此需要事先定義兩個服務接口 GreetingService 以及 HelloService

com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService

package com.alibaba.dubbo.samples.api;public interface GreetingService {String greeting(String message); }

com.alibaba.dubbo.samples.api.HelloService

package com.alibaba.dubbo.samples.api;public interface HelloService {String hello(String message); }

實現服務接口

為了區分對待，所有和 HelloService 相關的實現代碼都放在 hello 子包下，同理 GreetingService 相關的放在 greeting 子包下。

實現 com.alibaba.dubbo.samples.api.HelloService

package com.alibaba.dubbo.samples.service.hello;import com.alibaba.dubbo.samples.api.HelloService;import java.util.Random;public class HelloServiceImpl implements HelloService {@Overridepublic String hello(String message) {try {// 通過 sleep 模擬業務邏輯處理時間Thread.sleep(new Random(System.currentTimeMillis()).nextInt(1000));} catch (InterruptedException e) {// no op}return "hello, " + message;} }

實現 com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService

package com.alibaba.dubbo.samples.service.greeting;import com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService; import com.alibaba.dubbo.samples.api.HelloService;import java.util.Random;public class GreetingServiceImpl implements GreetingService {// 下游依賴服務，運行時靠 spring 容器注入 HelloService 的服務代理private HelloService helloService;public void setHelloService(HelloService helloService) {this.helloService = helloService;}@Overridepublic String greeting(String message) {try {// 通過 sleep 模擬業務邏輯處理時間Thread.sleep(new Random(System.currentTimeMillis()).nextInt(1000));} catch (InterruptedException e) {// no op}return "greeting, " + helloService.hello(message);} }

這里需要注意的是，GreetingServiceImpl 的實現中聲明了一個類型是 HelloService 的成員變量，并在 greeting 方法中，執行完自己邏輯之后又調用了 HelloService 上的 hello 方法。這里的 helloService 的實現將會在運行態由外部注入，注入的不是 HelloServiceImpl 的實現，而是 HelloService 的遠程調用代理。通過這樣的方式，完成了在一個 Dubbo 服務中繼續調用另一個遠程 Dubbo 服務的目的。從鏈路追蹤的角度來說，客戶端調用 GreetingService 是一個 span，GreetingService 調用 HelloService 是另一個 span，并且兩者有父子關系，同屬于一個 trace，也就是屬于同一條調用鏈路。

另外，在 GreetingServiceImpl 和 HelloServiceImpl 的實現中，通過 Thread.sleep 來模擬了處理業務邏輯的耗時，以便在 Zipkin UI 上更好的展示。

配置

為了專注在展示如何使用 Zipkin 這一點上，本文在配置和編程模型上沒有采用更多的高級技術，而是使用了最傳統的 Spring XML 的配置方式，幫助讀者理解。更高級的通過 annotation 甚至 spring boot 的方式，讀者可以自行查閱 Dubbo 和 Zipkin 相關的文檔。

暴露 HelloService 服務

在 resouces/spring/hello-service.xml 中增加以下的配置來將 HelloServiceImpl 暴露成一個 Dubbo 服務：

使用了本地啟動的 Zookeeper Server 作為注冊中心，地址為默認值 zookeeper://127.0.0.1:2181
用 Dubbo 原生服務在端口 20880 上暴露服務
將 HelloServiceImpl 注冊成 id 是?helloService?的 Spring Bean，這樣就可以在后續的?<dubbo:service>?中引用到這個實現類
通過?<dubbo:service>?將 HelloServiceImpl 暴露成 Dubbo 服務

<dubbo:application name="hello-service-provider"/><dubbo:registry address="zookeeper://127.0.0.1:2181"/><dubbo:protocol name="dubbo" port="20880"/><bean id="helloService" class="com.alibaba.dubbo.samples.service.hello.HelloServiceImpl"/><dubbo:service interface="com.alibaba.dubbo.samples.api.HelloService" ref="helloService"/>

增加 Zipkin 相關的配置

在 resources/spring/hello-service.xml 中增加 Zipkin 相關的配置：

修改 dubbo 服務暴露的配置，添加 Zipkin 的 tracing filter 到 Dubbo 的 filter chain 中
按照?https://github.com/openzipkin/brave/blob/master/spring-beans/README.md?來配置 Zipkin 的 sender 和 tracing 的 spring bean

<dubbo:service interface="com.alibaba.dubbo.samples.api.HelloService" ref="helloService" filter="tracing"/><bean id="sender" class="zipkin2.reporter.beans.OkHttpSenderFactoryBean"><property name="endpoint" value="http://localhost:9411/api/v2/spans"/></bean><bean id="tracing" class="brave.spring.beans.TracingFactoryBean"><property name="localServiceName" value="hello-service"/><property name="spanReporter"><bean class="zipkin2.reporter.beans.AsyncReporterFactoryBean"><property name="sender" ref="sender"/><property name="closeTimeout" value="500"/></bean></property><property name="currentTraceContext"><bean class="brave.spring.beans.CurrentTraceContextFactoryBean"><property name="scopeDecorators"><bean class="brave.context.slf4j.MDCScopeDecorator" factory-method="create"/></property></bean></property></bean>

增加 HelloService 的啟動類

在 com.alibaba.dubbo.samples.service.hello.Application 中通過 ClassPathXmlApplicationContext 讀取剛才配置的 spring/hello-service.xml 來初始化一個 spring context 并啟動

package com.alibaba.dubbo.samples.service.hello;import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;import java.io.IOException;public class Application {public static void main(String[] args) throws IOException {ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring/hello-service.xml");context.start();System.out.println("Hello service started");// press any key to exitSystem.in.read();} }

暴露 GreetingService 服務，并使用 Zipkin

在 resources/spring/greeting-service.xml 中配置 GreetingService。相關步驟與 HelloService 類似，不再贅述，重點關注如何在 GreetingService 中配置下游服務的依賴。完整的 XML 配置如下：

這里的配置與上面的 HelloService 類似，需要重點關注的有兩點：

第 3 步中注意服務需要暴露在不同的端口上，否則會和 HelloService 沖突，本例中選擇的是 20881 這個端口
通過第 4 步先聲明 HelloService 的遠程代理，然后在第 5 步中將其組裝給 GreetingService 來完成服務上下游依賴的聲明

增加 GreeeingService 的啟動類，與 HelloService 類似，通過 spring/greeting-service.xml 的配置來初始化一個新的 spring context 來完成。

package com.alibaba.dubbo.samples.service.greeting;import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;import java.io.IOException;public class Application {public static void main(String[] args) throws IOException {ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring/greeting-service.xml");context.start();System.out.println("Greeting service started");// press any key to exitSystem.in.read();}}

實現客戶端

通過 resources/spring/client.xml 初始化一個 spring context，從其中獲取 GreetingService 的遠程代理，發起遠程調用。

package com.alibaba.dubbo.samples.client;import com.alibaba.dubbo.samples.api.GreetingService; import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;public class Application {public static void main(String[] args) {ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring/client.xml");context.start();// 獲取遠程代理并發起調用GreetingService greetingService = (GreetingService) context.getBean("greetingService");System.out.println(greetingService.greeting("world"));} }

resource/spring/client.xml 中的配置與 Dubbo 服務的配置類似，主要是配置遠程代理，以及配置 Zipkin

完成之后的工程的目錄結構如下：

運行

現在讓我們把整個鏈路運行起來，看看 Zipkin 鏈路追蹤的效果。

啟動 Zookeeper Server

執行以下命令在本地啟動一個 Zookeeper Server，如果沒有安裝，請自行從?ZooKeeper 官網?下載：

$ zkServer start

啟動 Zipkin Server

執行以下命令在本地啟動一個 Zipkin Server：

$ curl -sSL https://zipkin.io/quickstart.sh | bash -s $ java -jar zipkin.jar

啟動 HelloService

使用下面的命令啟動 HelloService，當然也可以直接在 IDE 中啟動：

$ mvn exec:java -Dexec.mainClass=com.alibaba.dubbo.samples.service.hello.Application

啟動成功后應該可以在終端上看到 “Hello service started” 的字樣。

啟動 GreetingService

使用下面的命令啟動 GreetingService，當然也可以直接在 IDE 中啟動：

$ mvn exec:java -Dexec.mainClass=com.alibaba.dubbo.samples.service.greeting.Application

啟動成功后應該可以在終端上看到 “Greeting service started” 的字樣。

運行 Dubbo 客戶端

使用下面的命令運行 Dubbo 客戶端向 GreetingService 發起遠程調用，當然也可以直接在 IDE 中運行：

$ mvn exec:java -Dexec.mainClass=com.alibaba.dubbo.samples.client.Application

執行成功后，客戶端會在終端上輸出 “greeting, hello, world”。

鏈路追蹤

打開瀏覽器訪問 "http://localhost:9411" 并通過 "Find Traces" 按鈕來搜索，可以找到剛剛調用的鏈路追蹤，效果如下圖所示：

還可以進一步的選擇每一個 span 來查看本次調用邊界內的詳情，比如，hello-service 這個 span 的詳情如下：

總結

本文介紹了鏈路追蹤的基本概念以及 Zipkin 的基本用法，然后用 Dubbo 構建了一條最簡單的調用鏈路，并引入了 Zipkin 做全鏈路追蹤。由于 Zipkin 對 Dubbo 做了很好的支持，整個集成的過程還是十分簡單明了的。

Zipkin 對 Dubbo 的支持是構建在 Dubbo 的 filter 擴展機制上的，有興趣的讀者可以通過?https://github.com/openzipkin/brave/blob/master/instrumentation/dubbo-rpc/src/main/java/brave/dubbo/rpc/TracingFilter.java?了解其實現細節。

本文中涉及的例子可以從?https://github.com/dubbo/dubbo-samples?中的 "dubbo-samples-zipkin" 子模塊中獲取。另外，spring-cloud-sleth 2.0 中開始?正式支持 Dubbo，相關的文章和例子后續計劃提供。

原文鏈接
本文為云棲社區原創內容，未經允許不得轉載。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的服务化改造实践（三） | Dubbo + Zipkin的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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Dubbo
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