微服务链路追踪：Zipkin与Sleuth的轻松入门讲座
前言
大家好，欢迎来到今天的微服务链路追踪讲座！今天我们要聊的是两个非常重要的工具：Spring Cloud Sleuth 和 Zipkin。如果你已经听说过它们，但还不知道怎么用，或者你只是听说过“链路追踪”这个词，但不知道它到底是什么，那么今天的内容一定会让你受益匪浅。
什么是链路追踪？
在微服务架构中，一个请求可能会经过多个服务，每个服务又可能调用其他服务。想象一下，你点了一份外卖，订单系统会调用支付系统、配送系统、库存系统……如果某个环节出了问题，你怎么知道是哪个服务出了问题？这就是链路追踪的作用——它可以帮助我们追踪请求在各个服务之间的流动，找到性能瓶颈或错误的根源。
为什么需要链路追踪？
- 调试和排错：当系统出现问题时，链路追踪可以帮你快速定位是哪个服务出了问题。
- 性能优化：通过分析请求的耗时，你可以发现哪些服务响应较慢，从而进行优化。
- 分布式系统的可视化：链路追踪可以帮助你直观地看到请求在各个服务之间的流转情况，便于理解系统的复杂性。
Spring Cloud Sleuth：微服务的“侦探”
什么是Sleuth？
Spring Cloud Sleuth 是 Spring Cloud 提供的一个用于链路追踪的库。它的主要作用是为每个请求生成唯一的 traceId（跟踪ID），并为每个服务调用生成 spanId（跨度ID）。通过这些 ID，我们可以追踪请求在各个服务之间的流动。
如何使用Sleuth？
使用 Sleuth 非常简单，只需要在项目中引入依赖，Sleuth 就会自动为你生成追踪信息。下面是一个简单的例子：
1. 引入依赖
在你的 pom.xml 文件中添加以下依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-sleuth</artifactId>
</dependency>2. 启动类
在你的 Spring Boot 应用中，不需要做任何额外的配置，Sleuth 会自动生效。你可以在日志中看到类似如下的输出：
2023-10-01 10:00:00 [http-nio-8080-exec-1] INFO c.e.s.controller.UserController - [e4b5c7f6a9d8f123,4a5b6c7d8e9f0123,false] User created successfully.这里的 [e4b5c7f6a9d8f123,4a5b6c7d8e9f0123,false] 分别是 traceId、spanId 和是否为采样（false 表示未采样）。
3. 自定义日志格式
如果你想自定义日志格式，可以在 application.yml 中添加以下配置：
logging:
pattern:
level: "%5p [${spring.application.name:${spring.application.name:}},%X{X-B3-TraceId:-},%X{X-B3-SpanId:-},%X{X-Span-Export:-}]"这样，日志中的 traceId 和 spanId 会以更友好的方式显示。
Sleuth 的局限性
虽然 Sleuth 可以生成追踪信息，但它并不能将这些信息集中存储和展示。如果我们有多个微服务，想要查看整个系统的链路追踪情况，就需要一个集中化的追踪系统。这就是 Zipkin 的用武之地。
Zipkin：链路追踪的“指挥中心”
什么是Zipkin？
Zipkin 是一个开源的分布式追踪系统，最初由 Twitter 开发。它可以帮助我们收集和展示来自不同服务的追踪数据。Zipkin 通过收集 traceId 和 spanId，并将它们存储在数据库中，提供了一个可视化的界面，方便我们查看请求的完整链路。
如何使用Zipkin？
要使用 Zipkin，你需要先启动一个 Zipkin 服务器，然后让你的微服务将追踪数据发送到这个服务器。接下来，我们将一步步介绍如何实现这一点。
1. 启动Zipkin服务器
你可以通过 Docker 快速启动一个 Zipkin 服务器：
docker run -d -p 9411:9411 openzipkin/zipkin启动后，访问 http://localhost:9411，你就可以看到 Zipkin 的 Web 界面了。
2. 配置Sleuth与Zipkin集成
为了让 Sleuth 将追踪数据发送到 Zipkin，我们需要在项目中引入 spring-cloud-starter-zipkin 依赖，并配置 Zipkin 的地址。
2.1 引入依赖
在 pom.xml 中添加以下依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-zipkin</artifactId>
</dependency>2.2 配置Zipkin地址
在 application.yml 中添加以下配置：
spring:
zipkin:
base-url: http://localhost:9411
sleuth:
sampler:
probability: 1.0 # 1.0 表示所有请求都会被追踪，生产环境中建议设置为 0.1 或更低3. 查看追踪数据
现在，当你发起请求时，Sleuth 会将追踪数据发送到 Zipkin 服务器。你可以在 Zipkin 的 Web 界面中查看这些数据。Zipkin 会展示每个请求的链路图，帮助你了解请求在各个服务之间的流转情况。
Zipkin的工作原理
Zipkin 的工作原理其实很简单。它通过收集 traceId 和 spanId，并将它们存储在内存、数据库或其他存储介质中。每次服务调用时，Sleuth 会生成一个新的 span，并将 traceId 和 spanId 传递给下一个服务。Zipkin 会将这些 span 组合成一条完整的链路，并展示在 Web 界面中。
Zipkin的扩展
Zipkin 支持多种存储后端，包括内存、MySQL、Cassandra 和 Elasticsearch。你可以根据自己的需求选择合适的存储方式。例如，如果你希望长期保存追踪数据，可以选择 MySQL 或 Elasticsearch。
此外，Zipkin 还支持与其他系统集成，比如 Prometheus、Grafana 等监控工具。你可以通过这些工具进一步分析和可视化追踪数据。
实战演练：构建一个简单的微服务链路追踪系统
为了让大家更好地理解如何使用 Sleuth 和 Zipkin，我们来构建一个简单的微服务系统。假设我们有两个服务：user-service 和 order-service。user-service 负责创建用户，order-service 负责处理订单。user-service 会在创建用户后调用 order-service 创建一个默认订单。
1. 创建 user-service
首先，我们在 user-service 中引入 Sleuth 和 Zipkin 依赖，并配置 Zipkin 地址。
spring:
application:
name: user-service
zipkin:
base-url: http://localhost:9411
sleuth:
sampler:
probability: 1.0然后，编写一个简单的控制器：
@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {
private final RestTemplate restTemplate;
@Autowired
public UserController(RestTemplateBuilder restTemplateBuilder) {
this.restTemplate = restTemplateBuilder.build();
}
@PostMapping
public ResponseEntity<String> createUser(@RequestBody User user) {
// 模拟创建用户
System.out.println("User created: " + user.getName());
// 调用 order-service 创建默认订单
String orderServiceUrl = "http://localhost:8081/orders";
restTemplate.postForObject(orderServiceUrl, new Order(user.getId()), String.class);
return ResponseEntity.ok("User and default order created successfully.");
}
}2. 创建 order-service
在 order-service 中，我们也引入 Sleuth 和 Zipkin 依赖，并配置 Zipkin 地址。
spring:
application:
name: order-service
zipkin:
base-url: http://localhost:9411
sleuth:
sampler:
probability: 1.0然后，编写一个简单的控制器：
@RestController
@RequestMapping("/orders")
public class OrderController {
@PostMapping
public ResponseEntity<String> createOrder(@RequestBody Order order) {
// 模拟创建订单
System.out.println("Order created for user: " + order.getUserId());
return ResponseEntity.ok("Order created successfully.");
}
}3. 测试链路追踪
启动两个服务后，访问 http://localhost:8080/users 并发送一个 POST 请求创建用户。此时，user-service 会调用 order-service 创建订单。你可以在 Zipkin 的 Web 界面中查看这次请求的链路追踪情况。
总结
通过今天的讲座，我们学习了如何使用 Spring Cloud Sleuth 和 Zipkin 进行微服务链路追踪。Sleuth 为我们提供了生成追踪信息的能力，而 Zipkin 则帮助我们集中存储和展示这些信息。通过这两个工具的结合，我们可以轻松地调试和优化微服务系统。
当然，链路追踪只是微服务架构中的一个方面。在实际开发中，你还需要考虑服务发现、负载均衡、熔断器等其他组件。不过，掌握了链路追踪，你已经迈出了关键的一步！
希望今天的讲座对你有所帮助，如果有任何问题，欢迎在评论区留言讨论！?