go基于grpc构建微服务框架-集成opentracing

1.概述

存在这样一种场景,当我们进行微服务拆分后,一个请求将会经过多个服务处理之后再返回,这时,如果在请求的链路上某个服务出现故障时,排查故障将会比较困难.
我们可能需要将请求经过的服务,挨个查看日志进行分析,当服务有几十上百个实例时,这无疑是可怕的.因此为了解决这种问题,调用链追踪应运而生.

2.opentracing

1.1 opentracing作用

调用链追踪最先由googel在Dapper这篇论文中提出,OpenTracing主要定义了相关的协议以及接口,这样各个语言只要按照Opentracing的接口以及协议实现数据上报,那么调用信息就能统一被收集.

如上图所示,接口可能首先经过web框架,然后调用auth服务,通过调用链,将请求经过的服务进行编号,统一收集起来,形成逻辑上的链路,这样,我们就可以看到请求经过了哪些服务,从而形成服务依赖的拓扑.

如上,总链路由每段链路组成,每段链路均代表经过的服务,耗时可用于分析系统瓶颈,当某个请求返回较慢时,可以通过排查某一段链路的耗时情况,从而分析是哪个服务出现延时较高,今个到具体的服务中分析具体的问题.

1.2 opentraing关键术语

  • Traces(调用链)

一次调用的链路,由TraceID唯一标志,如一次请求则通常为一个trace,trace由所有途径的span组成.

  • Spans(调用跨度)

没进过一个服务则将span,同样每个span由spanID唯一标志.

  • Span Tags(跨度标签)

span的标签,如一段span是调用redis的,而可以设置redis的标签,这样通过搜索redis关键字,我们就可以查询出所有相关的span以及trace.

  • Baggage Item(附带数据)

附加的数据,由key:value组成,通过附加数据,可以给调用链更多的描述信息,不过考虑到传输问题,附加数据应该尽可能少.

1.3 jaeger & zipkin

目前开源的实现有zipkin以及jaeger

  • zipkin

zipkin主要由java编写,通过各个语言的上报库实现将数据上报到collector,collector再将数据存储,并通过API提供给前段UI展示.

  • jaeger

jaeger由go实现,由uber开发,目前是cloud native项目,流程与zipkin类似,增加jager-agent这样个组件,这个组件官方建议是每个机器都部署一个,通过这个组件再将数据上报到collector存储展示,另外,里面做了对zipkin的适配,其实一开始他们用的也是zipkin,为毛后面要自己造轮子?见他们的解释. 链接

总的来说两者都能基本满足opentracing的功能,具体的选择可以结合自身技术栈和癖好.

2. grpc集成opentracing

grpc集成opentracing并不难,因为grpc服务端以及调用端分别声明了UnaryClientInterceptor以及UnaryServerInterceptor两个回调函数,因此只需要重写这两个回调函数,并在重写的回调函数中调用opentracing接口进行上报即可.
初始化时传入重写后的回调函数,同时二选一初始化jager或者zipkin,然后你就可以开启分布式调用链追踪之旅了.

完整的代码见grpc-wrapper

2.1 client端

// OpenTracingClientInterceptor  rewrite client's interceptor with open tracing
func OpenTracingClientInterceptor(tracer opentracing.Tracer) grpc.UnaryClientInterceptor {
    return func(
        ctx context.Context,
        method string,
        req, resp interface{},
        cc *grpc.ClientConn,
        invoker grpc.UnaryInvoker,
        opts ...grpc.CallOption,
    ) error {

        //从context中获取spanContext,如果上层没有开启追踪,则这里新建一个
        //追踪,如果上层已经有了,测创建子span.
        var parentCtx opentracing.SpanContext
        if parent := opentracing.SpanFromContext(ctx); parent != nil {
            parentCtx = parent.Context()
        }
        cliSpan := tracer.StartSpan(
            method,
            opentracing.ChildOf(parentCtx),
            wrapper.TracingComponentTag,
            ext.SpanKindRPCClient,
        )
        defer cliSpan.Finish()

        //将之前放入context中的metadata数据取出,如果没有则新建一个metadata
        md, ok := metadata.FromOutgoingContext(ctx)
        if !ok {
            md = metadata.New(nil)
        } else {
            md = md.Copy()
        }
        mdWriter := MDReaderWriter{md}

        //将追踪数据注入到metadata中
        err := tracer.Inject(cliSpan.Context(), opentracing.TextMap, mdWriter)
        if err != nil {
            grpclog.Errorf("inject to metadata err %v", err)
        }
        //将metadata数据装入context中
        ctx = metadata.NewOutgoingContext(ctx, md)
        //使用带有追踪数据的context进行grpc调用.
        err = invoker(ctx, method, req, resp, cc, opts...)
        if err != nil {
            cliSpan.LogFields(log.String("err", err.Error()))
        }
        return err
    }
}

2.2 server端

//OpentracingServerInterceptor rewrite server's interceptor with open tracing
func OpentracingServerInterceptor(tracer opentracing.Tracer) grpc.UnaryServerInterceptor {
    return func(
        ctx context.Context,
        req interface{},
        info *grpc.UnaryServerInfo,
        handler grpc.UnaryHandler,
    ) (resp interface{}, err error) {
                //从context中取出metadata
        md, ok := metadata.FromIncomingContext(ctx)
        if !ok {
            md = metadata.New(nil)
        }
               //从metadata中取出最终数据,并创建出span对象
        spanContext, err := tracer.Extract(opentracing.TextMap, MDReaderWriter{md})
        if err != nil && err != opentracing.ErrSpanContextNotFound {
            grpclog.Errorf("extract from metadata err %v", err)
        }
                //初始化server 端的span
        serverSpan := tracer.StartSpan(
            info.FullMethod,
            ext.RPCServerOption(spanContext),
            wrapper.TracingComponentTag,
            ext.SpanKindRPCServer,
        )
        defer serverSpan.Finish()
        ctx = opentracing.ContextWithSpan(ctx, serverSpan)
             //将带有追踪的context传入应用代码中进行调用
        return handler(ctx, req)
    }
}

由于opentracing定义了相关的接口,而jaeger以及zipkin进行了相应的实现,因此这里可以使用jaeger的也可以使用zipkin进行上报.

3.效果

jaeger服务主页信息

每条调用链信息

4.参考

zipkin
jaeger
OpenTracing
grpc-wrapper

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