链路追踪实现全链路分析

背景信息

链路追踪为分布式应用的开发者提供了完整的调用链路还原、调用请求量统计、链路拓扑以及应用依赖分析等工具，可以帮助开发者快速分析和诊断分布式应用架构下的性能瓶颈。

一条链路数据对应一条调用链（Trace）。在广义上，一个调用链代表一个事务或者流程在分布式系统中的执行过程，由多个Span组成的一个有向无环图（DAG），每个Span代表调用链中被命名并计时的连续性执行片段。

开启ALB链路追踪功能后，ALB会在转发请求时自动注入或更新HTTP追踪头部，追踪数据上报至阿里云可观测链路 OpenTelemetry 版。支持OpenTelemetry和Zipkin两种链路追踪方式。

链路追踪方式

OpenTelemetry

当ALB开启链路追踪功能且选择OpenTelemetry类型时，ALB会在将请求转发到后端服务器之前，添加或更新HTTP头部中的traceparent字段。traceparent字段的格式为：{version}-{traceid}-{parentid}-{traceflags}。各部分含义如下表所示。

字段	含义	格式
version	使用的OpenTelemetry版本	始终为00
traceid	标识本次追踪的ID	32位十六进制数字
parentid	标识追踪链路上本节点的ID	16位十六进制数字
traceflags	标识对本次请求是否进行采样	00（不采样）或01（采样），由配置的采样率决定

场景一：请求不携带traceparent

当客户端发送的请求头部不携带traceparent字段时，ALB会生成完整的traceparent字段并插入HTTP头部。

场景二：请求已携带traceparent

当上游服务已在请求头中携带traceparent字段时，ALB会继承version、traceid和traceflags，仅生成新的parentid。

字段值的变化对照：

部分	上游请求值	ALB转发值	处理方式
version	00	00	继承
traceid	7a3f91c4d8e26b5f9f3a7c1d6b4e8a25	7a3f91c4d8e26b5f9f3a7c1d6b4e8a25	继承
parentid	1d9b4e70a6cf3288	c8e14b7a2d95f360	新生成
traceflags	00	00	继承

Zipkin

当ALB开启链路追踪功能且选择Zipkin类型时，ALB会在将请求转发到后端服务器之前，添加或更新HTTP头部中的X-B3-*字段。各字段含义如下表所示。

字段名	含义	格式
X-B3-TraceId	标识本次追踪的ID	16位十六进制数字
X-B3-SpanId	标识追踪链路上本节点的ID	16位十六进制数字
X-B3-ParentSpanId	标识追踪链路上前一个节点的ID	16位十六进制数字
X-B3-Sampled	标识对本次请求是否进行采样	0（不采样）或1（采样），由配置的采样率决定

场景一：请求不携带追踪头部

当客户端发送的请求头部不携带X-B3-*字段时，ALB会作为追踪链路的起始节点，生成X-B3-TraceId、X-B3-SpanId和X-B3-Sampled三个字段并插入HTTP头部。由于链路上没有上游节点，转发请求中不包含X-B3-ParentSpanId字段。

场景二：请求已携带追踪头部

当上游服务已在请求头中携带完整的X-B3-*字段时，ALB会继承X-B3-TraceId和X-B3-Sampled的值，生成新的X-B3-SpanId，并将上游请求中的X-B3-SpanId作为X-B3-ParentSpanId传递给后端服务器。

字段值的变化对照：

字段	上游请求值	ALB转发值	处理方式
X-B3-TraceId	7a3f91c4d8e26b5f	7a3f91c4d8e26b5f	继承
X-B3-SpanId	1d9b4e70a6cf3288	9f3a7c1d6b4e8a25	新生成
X-B3-ParentSpanId	e45c2a9f7b10d36e	1d9b4e70a6cf3288	取上游的SpanId
X-B3-Sampled	1	1	继承

适用范围

• 仅标准版和WAF增强版的ALB实例支持链路追踪，基础版ALB实例不支持。

• 已创建ALB实例并创建服务器组。

• 已为该实例创建监听并关联了服务器组。

• 已创建ECS实例作为后端服务器，且在ECS实例中部署Nginx服务，该ECS实例已添加至服务器组。

  ECS部署命令示例

  yum install -y nginx
  systemctl start nginx.service
  cd /usr/share/nginx/html/
  echo "Hello World ! This is ECS." > index.html

步骤一：开启链路追踪

1. 登录ALB控制台，选择实例所属的地域，找到目标实例并单击实例ID。

2. 单击监听页签，找到目标监听，单击监听ID。

3. 在监听详情页签的链路追踪区域，开启链路追踪开关。

4. 在开启链路追踪对话框，完成以下配置，单击保存。

   • 开通服务

     • 开通可观测链路OpenTelemetry版：首次使用需勾选服务协议确认开通。

   • 创建访问日志（若目标ALB实例未创建）

     • 项目Project：日志服务中的资源管理单元，用于资源隔离和控制。

       • 选择现有 Project：在下拉框中选择一个Project。

       • 新建 Project：在文本框中输入新建Project名称。

     • 日志库Logstore：日志服务中日志数据的采集、存储和查询单元。

       • 选择现有 Logstore：在下拉框中选择一个Logstore。

       • 新建 Logstore：在文本框中输入新建Logstore名称。Project选择新建时，Logstore也需选择新建。

   • 配置链路追踪

     • 链路追踪类型：支持选择OpenTelemetry(W3C)或Zipkin(B3)。

     • 采样率：取值范围1~100，默认值为100。通过设置采样率来调整链路上报量。

   • 服务关联角色创建须知：执行此操作时，系统将自动创建服务关联角色。

步骤二：查看链路数据

1. 登录客户端终端，测试与后端服务器的连通性。可参考ALB快速实现IPv4服务的负载均衡。

2. 登录ALB控制台，选择实例所属的地域，找到目标实例并单击实例ID。

3. 单击监听页签，找到目标监听，单击监听ID。

4. 在监听详情页签的链路追踪区域，单击调用链分析右侧的查看，前往可观测链路 OpenTelemetry版控制台查看链路数据。

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