使用Istio分布式跟踪应用程序
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在微服务领域,分布式跟踪正逐渐成为调试和跟踪应用程序最重要的依赖工具。
最近的聚会和会议上,我发现很多人对分布式跟踪的工作原理很感兴趣,但同时对于分布式跟踪如何与Istio和Aspen Mesh等服务网格进行配合使用存在较大的困惑。特别地,我经常被问及以下问题:
- Tracing如何与Istio一起使用?在Span中收集和报告哪些信息?
- 是否必须更改应用程序才能从Istio的分布式跟踪中受益?
- 如果目前在应用程序中报告Span,它将如何与Istio中的Span进行交互?
在这篇博客中,我将尝试回答这些问题。
在我们深入研究这些问题之前,建议先快速了解为什么我要写与分布式跟踪相关博客。如果您关注Aspen Mesh的博客,您会注意到我写了两篇与tracing相关的博客,一篇关于 ”使用Istio跟踪AWS中的服务请求“,另一篇关于”使用Istio跟踪gRPC应用程序”。
我们在Aspen Mesh有一个非常小的工程团队,如果经常在子系统或组件上工作,您很快就会成为(或标记或分配)常驻专家。我在微服务中添加了分布式跟踪,并在AWS环境中将其与Istio集成,在此过程中发现了值得分享的各种有趣的经验。在过去的几个月里,我们一直在大量使用跟踪来了解我们的微服务,现在这种方法已经成为我们排查问题首先采用的手段。后续,我们继续回答上面提到的问题。
Tracing如何与Istio一起使用?
Istio在应用程序运行的Pod容器中注入sidecar代理(Envoy)。sidecar代理透明地拦截(防火墙魔法)进出应用程序的所有网络流量。拦截模式下,sidecar代理处于一个独特的位置,可以自动跟踪所有网络请求(包括HTTP/1.1、HTTP/2.0和gRPC)。
让我们看看sidecar代理对来自客户端(外部或其他微服务)的传入Pod请求所做的更改。从现在开始,为了简单起见,我将假设跟踪标头采用Zipkin格式。
- 如果传入请求没有任何跟踪头,则在请求传递到与sidecar同一Pod中的应用程序容器前,sidecar代理将创建根Span(其中trace、parent和Span ID具有完全相同的Span)。
- 如果传入的请求有跟踪信息(如正在使用Istio Ingress或者微服务是从另一个注入了sidecar代理的微服务中调用),那么sidecar代理将从跟踪头中提取Span上下文,在将请求传递到同一Pod中的应用程序容器之前,创建一个新的兄弟(sibling)Span(与传入头相同的trace、parent和Span ID)。
在应用程序容器发出相反方向上的出站请求(外部服务或集群中的服务)时,Pod中的sidecar代理在向上游服务发出请求之前执行以下操作:
- 如果不存在跟踪头,则sidecar代理会创建根Span并将Span上下文作为头部注入新请求。
- 如果存在跟踪头,则sidecar代理从头部中提取Span上下文,并基于此上下文创建子Span。新上下文作为请求中的跟踪头传播到上游服务。
根据上面的解释,您应该注意到对于微服务调用链中的每一跳,将获得Istio报告的两个Span,一个来自客户端sidecar(span.kind
设置为client)和一个来自服务器sidecar(span.kind
设置为server)。sidecar创建的所有Span都由sidecar自动报告给配置的后端跟踪系统,比如Jaeger或Zipkin等。
接下来,让我们看一下Span中报告的信息。Span包含以下信息:
- x-request-id:报告为
guid:x-request-id
,这对于将访问日志与Span相关联非常有用。 - upstream cluster:发出请求的上游服务。如果Span跟踪对Pod的传入请求,则通常将其设置为
in.<name>
。如果Span跟踪出站请求,则将其设置为out.<name>
。 - HTTP headers:在可用时报告以下 HTTP 头部信息:
- +URL
- +Method
- +User 代理
- +Protocol
- +Request 大小
- +Response 大小
- +Response 标记
- 每个Span的开始和结束时间。
- 跟踪的元数据:这包括trace ID、Span ID和Span类型(client或server)。除此之外,还会报告每个Span的操作名称。操作名称设置为影响路由配置的虚拟服务(或 v1alpha1 中的路由规则),如果选择了默认路由,则设置为 “default-route”。这对于了解哪个Istio路由配置对Span生效非常有用。
接下来让我们继续讨论第二个问题。
是否必须修改应用程序才能利用Istio追踪?
是的,您需要在应用程序中添加逻辑,以便将传入跟踪头部信息从传入请求传播到传出请求,这样才能从Istio的分布式跟踪中获得更多有价值的信息。
如果应用程序容器在传入请求的上下文中发出新的出站请求,且传入请求中未包括跟踪头,则sidecar代理会为出站请求创建根Span。这意味着您将始终只看到两个微服务的路径。另一方面,如果应用程序容器确实将跟踪头部信息从传入请求传播到传出请求,则sidecar代理将创建如上所述的子Span。通过创建子Span,您可以了解跨多个微服务的依赖关系。
在应用程序中传播跟踪头有两种选择。
- 查找Istio文档中提到的跟踪头,并将其从传入请求传输到传出请求。这种方法很简单,几乎适用于所有情况。但是,它有一个主要缺点,无法向Span添加自定义标记信息例如用户信息等。您无法创建应用程序中的事件相关的子Span。由于是在不了解Span格式或上下文的情况下传播跟踪信息,因此添加特定于应用程序的信息的能力有限。
- 第二种方法是在应用程序中设置跟踪客户端,并使用Opentracing API将跟踪头部信息从传入请求传播到传出请求。我创建了一个跟踪示例包,它提供了一种在您的应用程序中设置jaeger-client-go的简单方法,该方法与Istio兼容。以下代码段可用于应用程序的主功能中:
import ("log""github.com/spf13/cobra""github.com/spf13/viper""github.com/aspenmesh/tracing-go"
)func setupTracing() {// Configure TracingtOpts := &tracing.Options{ZipkinURL: viper.GetString("trace_zipkin_url"),JaegerURL: viper.GetString("trace_jaeger_url"),LogTraceSpans: viper.GetBool("trace_log_spans"),}if err := tOpts.Validate(); err != nil {log.Fatal("Invalid options for tracing: ", err)}var tracer io.Closerif tOpts.TracingEnabled() {tracer, err = tracing.Configure("myapp", tOpts)if err != nil {tracer.Close()log.Fatal("Failed to configure tracing: ", err)} else {defer tracer.Close()}}
}
需要注意的关键点是在tracing-go包中我将Opentracing全局跟踪器设置Jaeger。 这使我能够使用Opentracing API将跟踪头从传入请求传播到传出请求,如下所示:
import ("net/http""golang.org/x/net/context""golang.org/x/net/context/ctxhttp"ot "github.com/opentracing/opentracing-go"
)func injectTracingHeaders(incomingReq *http.Request, addr string) {ifSpan:= ot.SpanFromContext(incomingReq.Context());Span!= nil {outgoingReq, _ := http.NewRequest("GET", addr, nil)ot.GlobalTracer().Inject(span.Context(),ot.HTTPHeaders,ot.HTTPHeadersCarrier(outgoingReq.Header))resp, err := ctxhttp.Do(ctx, nil, outgoingReq)// Do something with resp}
}
您还可以使用Opentracing API 来设置Span标记或从Istio添加的跟踪上下文创建子Span,如下所示:
func SetSpanTag(incomingReq *http.Request, key string, value interface{}) {ifSpan:= ot.SpanFromContext(incomingReq.Context());Span!= nil {span.SetTag(key, value)}
}
除了上述好处之外,您不必直接处理跟踪信息,但跟踪器(在本例中为Jaeger)会为您处理它。 我强烈建议使用此方法,因为它在应用程序中提供了跟踪的基础,增强了跟踪功能而不会产生太多开销。
现在让我们继续讨论第三个问题。
Istio报告的Span如何与应用程序创建的Span交互?
如果您希望应用程序报告的Span是Istio添加的跟踪上下文的子Span,则应使用OpenTracing API StartSpanFromContext而不是使用StartSpan。如果存在跟踪头部信息,则StartSpanFromContext
从父级上下文创建子Span,否则创建根Span。
请注意,在上面的所有示例中,我都使用了OpenTracing Go API,但您应该能够使用与应用程序相同语言编写的任何跟踪客户端库,只要它与OpenTracing API兼容即可。
转载于:https://my.oschina.net/xiaominmin/blog/1863870
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