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调用链系列一:解读UAVStack中的调用链技术

齐甫
2023-12-01

一周一更,UAVStack又来例行推新啦~~~在上周的推送中,我们介绍了调用链技术中的日志聚合、分布式跟踪及二者的关联运用,相信大家已经对调用链有了基本了解。本周,我们将继续介绍调用链的模型设计与模型时序图,小伙伴们上车啦


在分布式在线服务中,一个请求需要经过多个系统中的多个模块,可能需要多达上百台机器的协作才能完成单次请求。在这种场景下,单靠人力已经无法掌握整个请求中各个阶段的性能开销,更无法快速定位系统中的性能瓶颈。发生故障时,通常需要多个团队合作,查看大量日志才能确定问题。

举个栗子

作为一个在职场摸爬滚打很多年的资深工程师,程序猿小亮面对的系统设计可能是这个样子的:

借助良好的系统设计和编码规范,对于一般有问题的请求处理,小亮能够凭借对多个系统的了解,在翻阅大量日志文件(前提是日志输出也是规范的)后定位到问题。随着用户数量的增加,系统复杂度也越来越高,小亮的大部分时间都花费在团队沟通工作上了。

这时,小亮可能会想,如果有一个工具能够把每次请求经过的系统都记录下来,并把每个节点的消耗时间和处理类等信息也抓取出来,那这个世界该多么美好啊。

一个偶然的机会,小亮了解到了UAVStack中的调用链功能,能够在对业务代码没有任何侵入的前提下轻松解决他的难题。下面就让我们一起开启神奇的调用链探索之旅吧。

UAVStack调用链技术栈支持

效果展示

轻型调用链展示详情:

重调用链开启以后请求报文体抓取视图:
更多使用说明请参阅官网: 用户指南

具体实现

UAVStack调用链实现分为模型设计、服务端信息收集(轻/重)、方法级信息收集(轻/重)、客户端信息收集(轻/重)、调用链协议设计(轻/重)、调用链上下文传递、调用信息记录及传递、调用数据统计处理等。由于篇幅限制,本期暂时只分享其中的模型设计及实现调用链模型时序图。

在参考现有经验并结合具体业务场景需求的基础上,我们抽象出了如下调用链模型:

调用链元数据:

  1. SpanEndpointType:调用类型(Root(“E”),Service(“S”), Client(“C”), Method(“M”))。

    ☆ Root指本条调用链中的第一个节点,即一条调用链的开始位置,可以是一个服务请求,一次httpclient调用等;

    ☆ Service指当前调用链中非第一个节点且是系统对外提供的服务,如用户登录服务;

    ☆ Client指当前调用链中非第一个节点且是当前系统与外部沟通的一种途径,如httpclient、mongoclient等;

    ☆ Method值当前调用链中非第一个节点且是系统中的一个函数,如日志数出函数等。

  2. traceId:调用链唯一标识符。

  3. spanId:一条调用链中当前节点的调用顺序(与SpanEndpointType 结合唯一);spanId采用分层设计,形如1.2.1,既能表示调用顺序同时又能反应所才调用链层级。

  4. parentId:一条调用链中当前节点的父调用节点。

调用链绘制规则:

  1. 调用者(服务、web)最初调用(无父调用)记为开始节点E,并生成唯一调用链ID,traceID;
  2. 系统内应用组件调用(如httpclient,方法调用等),spanId末尾数字加1(若为第一个则末尾加.1);
  3. 系统间调用(如A服务调用B服务),A服务与B服务span信息只有SpanEndpointType不同(分别对应span的两个端)。

举个栗子

用户小明想通过网络获取一些知识,通过网络,他进入了系统O。服务O中部署了服务A和B,A服务使用httpclient与B通讯,B服务先会与Redis交互然后和MySQL交互,最后系统O将小明感兴趣的内容返回给小明。

在完成此次请求的过程中,UAVStack抽象出如下调用链模型:

  1. 小明(下图中的调用方)通过门户访问了A服务,此时调用链生成唯一traceId并将当前节点的SpanEndpointType置为N(第一个节点的意思),spanId置为1(当前调用层中的第一个节点),parentId置为E(没有父节点的意思);
  2. A服务通过httpclient向B服务发起一次http请求,此时调用链元数据如下traceId(沿用父节点id);1.1(spanId末尾加.1,因为为第一次调用);1(parentId父节点的spanId);C(调用类型记录为C客户端调用);
  3. B服务接收到来自于A服务通过httpclient的调用,此时调用链元数据如下traceId(沿用初始调用时id);1.1(spanId沿用传递过来的spanId);1(parentId沿用传递过来的parentId);S(调用类型记录为S服务端处理请求);
  4. B服务先查询Redis,此时调用链元数据如下traceId(沿用初始调用时id);1.1.1(spanId末尾加.1,因为为第一次调用);1.1(parentId父节点的spanId);C(调用类型记录为C客户端调用);
  5. B服务又发起对MySQL的查询,此时调用链元数据如下traceId(沿用初始调用时id);1.1.2(spanId末尾数字加1,因为为非第一次调用);1.1(parentId父节点的spanId);C(调用类型记录为C客户端调用);
  6. 处理结束,调用链记录下了整个过程中的调用信息。

调用链时序图

  1. UAVServer:中间件增强框架,提供在中间件的不同生命周期进行劫持的能力,即中间件劫持技术,如tomcat webcontainer启动开始时刻等;
  2. JEEServiceRunGlobalFilterHandler:借助中间件劫持技术延伸出的全局filter,能够拦截所有经过中间件(tomcat等)的请求;
  3. ServiceSpanInvokeChainHandler:调用链中专注处理归为Service类型节点的handler; ClientSpanInvokeChainHandler:调用链中专注处理归为Client类型节点的handler;
  4. XXAdapter:泛指调用链中所有的adapter,提供在handler(分为Service、Client、Method三种handler,图中省略了Method类型)执行动作before和after时刻操作数据的能力。

如此,在对用户代码无任何”侵入”的前提下便完成了调用链的生成,生成过程大致如下:

  1. 在JEEServiceRunGlobalFilterHandler的doRepuest中包装解析请求;
  2. xxAdapter中的before对数据进行适配;
  3. xxHandler处理对应范围内(Service、Client和Method)内请求数据;
  4. xxAdapter中的after对数据进行整理或记录;
  5. 在JEEServiceRunGlobalFilterHandler的doResponse中返回处理过后请求。

本文的主要目的是让大家初步了解一条调用链绘制的大致生命周期,具体实现将在下期分享中详细介绍,欢迎大家继续关注码完代码还要辛苦码字的技术小哥哥~~~

官方网站

开源地址

UAVStack已在Github上开放源码,并提供了安装部署、架构说明和用户指南等双语文档,欢迎访问-给星-拉取~~~

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转载于:https://juejin.im/post/5bd03e1cf265da0ad63c09a7

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