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Spring Cloud 参考文档（Spring Cloud Sleuth介绍）

Spring Cloud Sleuth介绍

Spring Cloud Sleuth为Spring Cloud实现了分布式跟踪解决方案。

术语

Spring Cloud Sleuth借用了 Dapper 的术语。

Span：基本工作单元，例如，发送RPC是一个新的span，就像向RPC发送响应一样，Span由span的唯一64位ID标识，另一个64位ID标识其所属的Trace。Span还有其他数据，例如描述、带时间戳的事件、键值annotations（标签），导致它们的span的ID以及进程ID（通常是IP地址）。

span可以启动和停止，它们可以跟踪自己的时间信息，创建span后，必须在将来的某个时刻停止它。

启动Trace的初始span称为 root span ，该span的ID值等于trace ID。

Trace：一组span形成的树状结构，例如，如果运行分布式大数据存储，则可能由 PUT 请求形成trace。

Annotation：用于及时记录事件的存在，使用 Brave 工具，不再需要为 Zipkin 设置特殊的事件来了解客户端和服务器是谁、请求在哪里开始以及在哪里结束，然而，出于学习目的，标记这些事件以突出发生了什么类型的操作。

cs ：Client Sent，客户端发起了一个请求，这个annotation表示span的开始。
sr ：Server Received，服务器端获得了请求并开始处理它，从此时间戳中减去 cs 时间戳会显示网络延迟。
ss ：Server Sent，在请求处理完成时注释（当响应被发送回客户端时），从此时间戳中减去 sr 时间戳会显示服务器端处理请求所需的时间。
cr ：Client Received，表示span的结束，客户端已成功从服务器端收到响应，从此时间戳中减去 cs 时间戳会显示客户端从服务器接收响应所需的全部时间。

下图显示了系统中的 Span 和 Trace ，以及Zipkin annotations：

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标记的每种颜色表示一个span（有七个span — 从 A 到 G ），请考虑以下标记：

Trace Id = X
Span Id = D
Client Sent

此标记表示当前span的 Trace Id 设置为 X ， Span Id 设置为 D ，此外，还发生了 Client Sent 事件。

下图显示了span的父—子关系：

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用途

以下部分参考上图中显示的示例。

使用Zipkin进行分布式跟踪

这个例子有七个span，如果你进入Zipkin中的trace，你可以在第二个trace中看到这个数字，如下图所示：

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但是，如果选择特定trace，则可以看到四个span，如下图所示：

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选择特定trace时，你会看到合并的span，这意味着，如果通过Server Received和Server Sent或Client Received和Client Sent annotations向Zipkin发送了两个span，则它们将显示为单个span。

在这种情况下，为什么七个和四个span之间存在差异？

一个span来自 http:/start span，它具有Server Received（ sr ）和Server Sent（ ss ）annotations。
两个span来自从 service1 到 service2 的 http:/foo 端点的RPC调用，Client Sent（ cs ）和Client Received（ cr ）事件发生在 service1 端，Server Received（ sr ）和Server Sent（ ss ）事件发生在 service2 端，这两个span形成一个与RPC调用相关的逻辑span。
两个span来自从 service2 到 service3 的 http:/bar 端点的RPC调用，Client Sent（ cs ）和Client Received（ cr ）事件发生在 service2 端，Server Received（ sr ）和Server Sent（ ss ）事件发生在 service3 端，这两个span形成一个与RPC调用相关的逻辑span。
两个span来自从 service2 到 service4 的 http:/baz 端点的RPC调用，Client Sent（ cs ）和Client Received（ cr ）事件发生在 service2 端，Server Received（ sr ）和Server Sent（ ss ）事件发生在 service4 端，这两个span形成一个与RPC调用相关的逻辑span。

因此，如果我们计算物理span，我们有一个来自 http:/start ，两个来自 service1 调用 service2 ，两个来自 service2 调用 service3 ，两个来自 service2 调用 service4 ，总之，我们总共有七个span。

从逻辑上讲，我们看到四个总Span的信息，因为我们有一个与传入请求到 service1 相关的span和三个与RPC调用相关的span。

可视化错误

Zipkin允许你可视化trace中的错误，当抛出异常而没有被捕获时，在span上设置了适当的标签，然后Zipkin可以正确地着色，你可以在trace列表中看到一条红色的trace，出现这种情况是因为抛出了异常。

如果单击该trace，则会看到类似的图片，如下所示：

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如果你随后单击其中一个span，则会看到以下内容：

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span显示错误的原因以及与之相关的整个堆栈跟踪。

Brave的分布式跟踪

从版本 2.0.0 开始，Spring Cloud Sleuth使用 Brave 作为跟踪库，因此，Sleuth不再负责存储上下文，而是将该工作委托给Brave。

由于Sleuth与Brave有不同的命名和标记约定，Spring决定从现在开始遵循Brave的约定，但是，如果要使用遗留的Sleuth方法，可以将 spring.sleuth.http.legacy.enabled 属性设置为 true 。

实例

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点击这里查看实例！

Zipkin中的依赖关系图应类似于以下图像：

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日志相关

当使用grep通过扫描等于（例如） 2485ec27856c56f4 的trace ID来读取这四个应用程序的日志时，你将获得类似于以下内容的输出：

service1.log:2016-02-26 11:15:47.561  INFO [service1,2485ec27856c56f4,2485ec27856c56f4,true] 68058 --- [nio-8081-exec-1] i.s.c.sleuth.docs.service1.Application   : Hello from service1. Calling service2
service2.log:2016-02-26 11:15:47.710  INFO [service2,2485ec27856c56f4,9aa10ee6fbde75fa,true] 68059 --- [nio-8082-exec-1] i.s.c.sleuth.docs.service2.Application   : Hello from service2. Calling service3 and then service4
service3.log:2016-02-26 11:15:47.895  INFO [service3,2485ec27856c56f4,1210be13194bfe5,true] 68060 --- [nio-8083-exec-1] i.s.c.sleuth.docs.service3.Application   : Hello from service3
service2.log:2016-02-26 11:15:47.924  INFO [service2,2485ec27856c56f4,9aa10ee6fbde75fa,true] 68059 --- [nio-8082-exec-1] i.s.c.sleuth.docs.service2.Application   : Got response from service3 [Hello from service3]
service4.log:2016-02-26 11:15:48.134  INFO [service4,2485ec27856c56f4,1b1845262ffba49d,true] 68061 --- [nio-8084-exec-1] i.s.c.sleuth.docs.service4.Application   : Hello from service4
service2.log:2016-02-26 11:15:48.156  INFO [service2,2485ec27856c56f4,9aa10ee6fbde75fa,true] 68059 --- [nio-8082-exec-1] i.s.c.sleuth.docs.service2.Application   : Got response from service4 [Hello from service4]
service1.log:2016-02-26 11:15:48.182  INFO [service1,2485ec27856c56f4,2485ec27856c56f4,true] 68058 --- [nio-8081-exec-1] i.s.c.sleuth.docs.service1.Application   : Got response from service2 [Hello from service2, response from service3 [Hello from service3] and from service4 [Hello from service4]]

如果你使用日志聚合工具（例如 Kibana 、 Splunk 等），你可以排序发生的事件，Kibana的一个例子类似于下图：

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如果要使用Logstash，以下列表显示Logstash的Grok模式：

filter {
       # pattern matching logback pattern
       grok {
              match => { "message" => "%{TIMESTAMP_ISO8601:timestamp}/s+%{LOGLEVEL:severity}/s+/[%{DATA:service},%{DATA:trace},%{DATA:span},%{DATA:exportable}/]/s+%{DATA:pid}/s+---/s+/[%{DATA:thread}/]/s+%{DATA:class}/s+:/s+%{GREEDYDATA:rest}" }
       }
}

如果要将Grok与Cloud Foundry中的日志一起使用，则必须使用以下模式：

filter {
       # pattern matching logback pattern
       grok {
              match => { "message" => "(?m)OUT/s+%{TIMESTAMP_ISO8601:timestamp}/s+%{LOGLEVEL:severity}/s+/[%{DATA:service},%{DATA:trace},%{DATA:span},%{DATA:exportable}/]/s+%{DATA:pid}/s+---/s+/[%{DATA:thread}/]/s+%{DATA:class}/s+:/s+%{GREEDYDATA:rest}" }
       }
}

JSON化Logback与Logstash一起使用

通常，你不希望将日志存储在文本文件中，而是存储在Logstash可以立即选择的JSON文件中，为此，你必须执行以下操作（为了便于阅读，在 groupId:artifactId:version notation中传递依赖项）。

依赖关系设置

ch.qos.logback:logback-core
net.logstash.logback:logstash-logback-encoder:4.6

Logback设置

请考虑以下Logback配置文件示例（名为 logback-spring.xml ）。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
    <include resource="org/springframework/boot/logging/logback/defaults.xml"/>
    
    <springProperty scope="context" name="springAppName" source="spring.application.name"/>
    <!-- Example for logging into the build folder of your project -->
    <property name="LOG_FILE" value="${BUILD_FOLDER:-build}/${springAppName}"/>

    <!-- You can override this to have a custom pattern -->
    <property name="CONSOLE_LOG_PATTERN"
              value="%clr(%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}){faint} %clr(${LOG_LEVEL_PATTERN:-%5p}) %clr(${PID:- }){magenta} %clr(---){faint} %clr([%15.15t]){faint} %clr(%-40.40logger{39}){cyan} %clr(:){faint} %m%n${LOG_EXCEPTION_CONVERSION_WORD:-%wEx}"/>

    <!-- Appender to log to console -->
    <appender name="console" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.ThresholdFilter">
            <!-- Minimum logging level to be presented in the console logs-->
            <level>DEBUG</level>
        </filter>
        <encoder>
            <pattern>${CONSOLE_LOG_PATTERN}</pattern>
            <charset>utf8</charset>
        </encoder>
    </appender>

    <!-- Appender to log to file -->
    <appender name="flatfile" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        <file>${LOG_FILE}</file>
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <fileNamePattern>${LOG_FILE}.%d{yyyy-MM-dd}.gz</fileNamePattern>
            <maxHistory>7</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <encoder>
            <pattern>${CONSOLE_LOG_PATTERN}</pattern>
            <charset>utf8</charset>
        </encoder>
    </appender>
    
    <!-- Appender to log to file in a JSON format -->
    <appender name="logstash" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        <file>${LOG_FILE}.json</file>
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <fileNamePattern>${LOG_FILE}.json.%d{yyyy-MM-dd}.gz</fileNamePattern>
            <maxHistory>7</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LoggingEventCompositeJsonEncoder">
            <providers>
                <timestamp>
                    <timeZone>UTC</timeZone>
                </timestamp>
                <pattern>
                    <pattern>
                        {
                        "severity": "%level",
                        "service": "${springAppName:-}",
                        "trace": "%X{X-B3-TraceId:-}",
                        "span": "%X{X-B3-SpanId:-}",
                        "parent": "%X{X-B3-ParentSpanId:-}",
                        "exportable": "%X{X-Span-Export:-}",
                        "pid": "${PID:-}",
                        "thread": "%thread",
                        "class": "%logger{40}",
                        "rest": "%message"
                        }
                    </pattern>
                </pattern>
            </providers>
        </encoder>
    </appender>
    
    <root level="INFO">
        <appender-ref ref="console"/>
        <!-- uncomment this to have also JSON logs -->
        <!--<appender-ref ref="logstash"/>-->
        <!--<appender-ref ref="flatfile"/>-->
    </root>
</configuration>

那个Logback配置文件：

build/${spring.application.name}.json

如果使用自定义 logback-spring.xml ，则必须在 bootstrap 而不是 application 属性文件中传递 spring.application.name ，否则，你的自定义logback文件无法正确读取该属性。

传播span上下文

span上下文是必须传播到跨进程边界的任何子span的状态，span上下文的一部分是Baggage，trace和span ID是span上下文的必需部分，Baggage是可选部分。

Baggage是一组存储在span上下文中的键：值对，Baggage随着trace一起移动，并附在每一个span上，Spring Cloud Sleuth了解如果HTTP header以 baggage- 为前缀，则标题与行李相关，并且对于消息，它以 baggage_ 开头。

目前对baggage条目的数量或大小没有限制，但是，请记住，太多可能会降低系统吞吐量或增加RPC延迟，在极端情况下，由于超出传输级别的消息或header容量，过多的baggage可能会使应用程序崩溃。

以下示例显示了在span上设置baggage：

Span initialSpan = this.tracer.nextSpan().name("span").start();
ExtraFieldPropagation.set(initialSpan.context(), "foo", "bar");
ExtraFieldPropagation.set(initialSpan.context(), "UPPER_CASE", "someValue");

Baggage与Span标签

Baggage随trace而行（每个子span包含其父级的baggage），Zipkin不知道baggage，也不接收这些信息。

从Sleuth 2.0.0开始，你必须在项目配置中明确传递baggage键名称。

标签附加到特定span，换句话说，它们仅针对特定span呈现，但是，你可以按标记搜索以查找trace，假设存在具有搜索标记值的span。

如果你希望能够根据baggage查找span，则应在根span中添加相应的条目作为标记。

span必须在scope内。

以下清单显示了使用baggage的集成测试：

设置

spring.sleuth:
  baggage-keys:
    - baz
    - bizarrecase
  propagation-keys:
    - foo
    - upper_case

代码

initialSpan.tag("foo",
        ExtraFieldPropagation.get(initialSpan.context(), "foo"));
initialSpan.tag("UPPER_CASE",
        ExtraFieldPropagation.get(initialSpan.context(), "UPPER_CASE"));

添加Sleuth到项目

本节介绍如何使用Maven或Gradle将Sleuth添加到项目中。

要确保你的应用程序名称在Zipkin中正确显示，请在 bootstrap.yml 中设置 spring.application.name 属性。

只有Sleuth（log相关）

如果你想在没有Zipkin集成的情况下仅使用Spring Cloud Sleuth，请将 spring-cloud-starter-sleuth 模块添加到你的项目中。

以下示例显示如何使用Maven添加Sleuth：

Maven

<dependencyManagement>
      <dependencies>
          <dependency>
              <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
              <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
              <version>${release.train.version}</version>
              <type>pom</type>
              <scope>import</scope>
          </dependency>
      </dependencies>
</dependencyManagement>

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-sleuth</artifactId>
</dependency>

spring-cloud-starter-sleuth

以下示例显示如何使用Gradle添加Sleuth：

Gradle

dependencyManagement {
    imports {
        mavenBom "org.springframework.cloud:spring-cloud-dependencies:${releaseTrainVersion}"
    }
}

dependencies {
    compile "org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-sleuth"
}

spring-cloud-starter-sleuth

通过HTTP Sleuth与Zipkin一起使用

如果你想要Sleuth和Zipkin，请添加 spring-cloud-starter-zipkin 依赖项。

以下示例显示了如何为Maven执行此操作：

Maven

<dependencyManagement>
      <dependencies>
          <dependency>
              <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
              <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
              <version>${release.train.version}</version>
              <type>pom</type>
              <scope>import</scope>
          </dependency>
      </dependencies>
</dependencyManagement>

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zipkin</artifactId>
</dependency>

以下示例显示了如何为Gradle执行此操作：

Gradle

dependencyManagement {
    imports {
        mavenBom "org.springframework.cloud:spring-cloud-dependencies:${releaseTrainVersion}"
    }
}

dependencies {
    compile "org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-zipkin"
}

在RabbitMQ或Kafka上Sleuth与Zipkin一起使用

如果你想使用RabbitMQ或Kafka而不是HTTP，添加 spring-rabbit 或 spring-kafka 依赖项，默认目标名称是 zipkin 。

如果使用Kafka，则必须相应地设置属性 spring.zipkin.sender.type 属性：

spring.zipkin.sender.type: kafka

spring-cloud-sleuth-stream 已弃用且与这些目标不兼容。

如果你想在RabbitMQ上使用Sleuth，请添加 spring-cloud-starter-zipkin 和 spring-rabbit 依赖项。

以下示例显示了如何为Maven执行此操作：

Maven

<dependencyManagement>
      <dependencies>
          <dependency>
              <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
              <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
              <version>${release.train.version}</version>
              <type>pom</type>
              <scope>import</scope>
          </dependency>
      </dependencies>
</dependencyManagement>

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zipkin</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.amqp</groupId>
    <artifactId>spring-rabbit</artifactId>
</dependency>

spring-cloud-starter-zipkin
spring-rabbit

Gradle

dependencyManagement { 1
    imports {
        mavenBom "org.springframework.cloud:spring-cloud-dependencies:${releaseTrainVersion}"
    }
}

dependencies {
    compile "org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-zipkin" 2
    compile "org.springframework.amqp:spring-rabbit" 3
}

覆盖Zipkin的自动配置

Spring Cloud Sleuth从2.1.0版开始支持向多个跟踪系统发送trace，为了使其工作，每个跟踪系统都需要有一个 Reporter<Span> 和 Sender ，如果要覆盖提供的bean，则需要为它们指定一个特定的名称，为此，你可以分别使用 ZipkinAutoConfiguration.REPORTER_BEAN_NAME 和 ZipkinAutoConfiguration.SENDER_BEAN_NAME 。

@Configuration
protected static class MyConfig {

    @Bean(ZipkinAutoConfiguration.REPORTER_BEAN_NAME)
    Reporter<zipkin2.Span> myReporter() {
        return AsyncReporter.create(mySender());
    }

    @Bean(ZipkinAutoConfiguration.SENDER_BEAN_NAME)
    MySender mySender() {
        return new MySender();
    }

    static class MySender extends Sender {

        private boolean spanSent = false;

        boolean isSpanSent() {
            return this.spanSent;
        }

        @Override
        public Encoding encoding() {
            return Encoding.JSON;
        }

        @Override
        public int messageMaxBytes() {
            return Integer.MAX_VALUE;
        }

        @Override
        public int messageSizeInBytes(List<byte[]> encodedSpans) {
            return encoding().listSizeInBytes(encodedSpans);
        }

        @Override
        public Call<Void> sendSpans(List<byte[]> encodedSpans) {
            this.spanSent = true;
            return Call.create(null);
        }

    }

}