全面剖析链路追踪TracingFilter的优化改造方案

后端

2023-12-31 17:52:29

分布式链路追踪：保障系统稳定，快速定位故障

导言

分布式链路追踪是构建现代微服务架构的关键技术，它可以帮助开发人员追踪系统中的请求流、识别性能瓶颈并诊断故障。在分布式系统中，追踪请求的流向和性能至关重要，而传统的日志和堆栈跟踪技术已无法满足现代微服务架构的需求。

分布式链路追踪工具的优势

分布式链路追踪工具，如 OpenTelemetry，提供了对分布式系统进行全面的性能监控和诊断。通过利用 OpenTelemetry，我们可以实现链路追踪数据的统一收集和分析，从而获得更加全面的系统性能监控视图。

改造 TracingFilter 以提升链路追踪效率

Spring Boot 中的 TracingFilter 负责拦截和追踪 HTTP 请求的调用链路。为了实现更加高效、灵活的链路追踪，我们需要对 TracingFilter 进行改造，主要包括以下几个方面：

1. 基于 Spring AOP 切面实现更精细的请求追踪

原 TracingFilter 基于 Servlet Filter 实现，只能拦截 HTTP 请求。而基于 Spring AOP 切面的追踪方式可以拦截任意类型的 Bean 方法调用，从而实现更精细的请求追踪。这对于追踪分布式系统中各个服务之间的调用关系非常有用。

代码示例：

@Aspect
@Component
public class TraceAspect {

    @Around("@annotation(org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping)")
    public Object around(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        String spanName = pjp.getSignature().getName();
        Span span = tracer.spanBuilder(spanName).startSpan();
        try (Scope ss = tracer.withSpan(span)) {
            Object result = pjp.proceed();
            return result;
        } catch (Exception e) {
            span.recordException(e);
            throw e;
        } finally {
            span.end();
        }
    }
}

2. 利用 OpenTelemetry 实现跨平台、跨语言的链路追踪

OpenTelemetry 是一个开源的分布式链路追踪标准，它提供了跨平台、跨语言的链路追踪支持。通过利用 OpenTelemetry，我们可以实现链路追踪数据的统一收集和分析，从而获得更加全面的系统性能监控视图。

代码示例：

public class TraceFilter implements Filter {

    private final Tracer tracer;

    public TraceFilter(Tracer tracer) {
        this.tracer = tracer;
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        String traceId = request.getHeader("X-B3-TraceId");
        Span span = tracer.spanBuilder("HTTP GET /")
                .setSpanId(SpanId.fromHex(traceId))
                .setParent(SpanId.fromHex(request.getHeader("X-B3-ParentSpanId")))
                .startSpan();
        try (Scope ss = tracer.withSpan(span)) {
            chain.doFilter(request, response);
        } catch (Exception e) {
            span.recordException(e);
            throw e;
        } finally {
            span.end();
        }
    }
}

3. 引入分布式追踪上下文传递机制

在分布式系统中，请求通常会跨越多个服务。为了确保链路追踪数据的准确性，我们需要引入分布式追踪上下文传递机制，以便在不同的服务之间传递追踪上下文信息。这样，我们才能将请求的调用链路完整地追踪下来。

代码示例：

@RestController
public class TraceController {

    private final Tracer tracer;

    public TraceController(Tracer tracer) {
        this.tracer = tracer;
    }

    @GetMapping("/")
    public String index() {
        Span span = tracer.spanBuilder("GET /").startSpan();
        try (Scope ss = tracer.withSpan(span)) {
            String traceId = tracer.getCurrentSpan().getSpanId().toString();
            return "Trace ID: " + traceId;
        } finally {
            span.end();
        }
    }
}