SkyWalking，分布式链路追踪

随着业务的发展，软件架构也越来越复杂，为了适应海量用户高并发请求，系统中的组件也逐渐的变为分布式，单体服务变为微服务、缓存变为分布式缓存、组件通信变为分布式消息。

系统进行交互时，一个请求往往需要调用多个服务，当需要排查问题时，搞清楚服务之间的调用关系，服务与服务的调用顺序就变得重要起来。

什么是分布式链路追踪

分布式链路追踪就是将一次分布式请求还原成调用链路，将一次分布式请求的调用情况集中展示，比如各个服务节点上的耗时、请求具体到达哪台机器上、每个服务节点的请求状态等等。

链路追踪最早可以追溯到谷歌的 Dapper 系统，但是 Dapper 链路追踪系统并没有开源，不过谷歌发表了一篇论文：《Dapper, a Large-Scale Distributed Systems Tracing Infrastructure》，讲述了分布式链路追踪的理论和 Dapper 的设计思想，特别是微服务架构中链路追踪的概念、数据表示、埋点、传递、收集、存储与展示等技术细节。

Dapper 中有几个关键的技术点来表示链路的信息：Trace、Span、Annotations。

Trace

Trace 表示一次请求经过所有服务的路径。用一个全局唯一的 traceid 来标识。

Span

Span 用来表示父子关系，同一层级 parent id 相同，span id 不同，span id 从小到大表示请求的顺序。

Annotations

Annotations 用于用户自定义事件，用来辅助定位问题。
通常包含四个注解信息：

cs：Client Start，表示客户端发起请求；

sr：ServerReceived，表示服务端收到请求；

ss：Server Send，表示服务端完成处理，并将结果发送给客户端；

cr：ClientReceived，表示客户端获取到服务端返回信息；

采样和存储

为了减少性能消耗，避免存储资源的浪费，dapper 并不会上报所有的 span 数据，而是使用采样的方式。举个例子，每秒有 1000 个请求访问系统，如果设置采样率为 1/1000，那么只会上报一个请求到存储端。

链路中的 span 数据经过收集和上报后会集中存储在一个地方，Dapper 使用了 BigTable 数据仓库，常用的存储还有 ElasticSearch, HBase, In-memory DB 等。

目前业界的链路追踪系统，如 Twitter 的 Zipkin，Uber 的 Jaeger，阿里的鹰眼，美团的 Mtrace 以及本文介绍的 SkyWalking，大多数都是受谷歌 Dapper 的启发。

SkyWalking

SkyWalking 是一个优秀的国产开源 APM（Application Performance Management）组件，是一个对分布式应用程序集群的业务运行情况进行追踪、告警和分析的系统。2015 年由个人吴晟开源， 2017 年加入 Apache 孵化器。

SkyWalking 支持 SpringBoot、SpringCloud、dubbo 集成，代码无侵入，通信方式采用 GRPC，性能较好，实现方式是探针，支持告警，支持 JVM 监控，支持全局调用统计等等，功能较完善。

SkyWalking 的核心是数据分析和度量结果的存储平台，通过 HTTP 或 gRPC 方式向 SkyWalking Collecter 提交分析和度量数据。

SkyWalking 架构

SkyWalking Collecter 对数据进行分析和聚合，存储到 Elasticsearch、H2、MySQL、TiDB 等其一即可，最后可以通过 SkyWalking UI 的可视化界面对最终的结果进行查看。

Skywalking 支持从多个来源和多种格式收集数据：多种语言的 Skywalking Agent 、Zipkin v1/v2 、Istio 勘测、Envoy 度量等数据格式。

在上面的架构图中我们需要关注的只有 SkyWalking Collecter、SkyWalking UI 和存储设备，SkyWalking Collecter、SkyWalking UI 官方下载安装包内已包含，最终我们只需考虑存储设备即可。

安装

本文以 SkyWalking9.4.0 演示，SkyWalking 下载地址：http://skywalking.apache.org/downloads/

以 Linux 为例。启动脚本在 bin/startup.sh。会启动两个服务:

1、 skywalking-oap-server 服务

skywalking-oap-server 服务启动后会暴露 11800 和 12800 两个端口，分别为收集监控数据的端口 11800 和接受前端请求的端口 12800，可以在 config/applicaiton.yml 修改端口，数据库存储等。默认使用 H2 数据库存储。

2、 skywalking-web-ui 服务

SkyWalking UI 界面的数据是通过请求 SkyWalking OAP 服务来获得。

skywalking-web-ui 服务会占用 8080 端口，可以在 webapp/applicaiton.yml 修改端口。

启动成功之后，访问 Skywalking UI 界面：http://127.0.0.1:8080/

项目集成

监控 Java 项目，需要下载 Java 所需的探针 Skywalking Agent。

在 IDEA 中使用 SkyWalking，配置 java 启动参数

// 探针的位置
-javaagent:/kywalking-agent所在目录/skywalking-agent/skywalking-agent.jar
//服务名称
-Dskywalking.agent.service_name=system
//skywalking collector的地址
-Dskywalking.collector.backend_service=192.168.68.28:11800

配置完，启动 Java 项目。