Eclipse配置运行SpringCloud（Hoxton + 2.2.4）微服务框架 + 分布式链路跟踪 Sleuth+Zipkin（RabbitMQ+MySQL）

其他 2020-03-21 11:01:44 阅读次数: 0

简介

Spring Cloud Sleuth

随着业务发展，系统拆分导致系统调用链路愈发复杂一个前端请求可能最终需要调用很多次后端服务才能完成，当整个请求变慢或不可用时，我们是无法得知该请求是由某个或某些后端服务引起的，这时就需要解决如何快读定位服务故障点，以对症下药。于是就有了分布式系统调用跟踪的诞生。

一般的，一个分布式服务跟踪系统主要由三部分构成：

  • 数据收集
    数据收集除了支持平台无关和开发语言无关系统的数据收集，还包括异步数据收集（需要跟踪队列中的消息，保证调用的连贯性），以及确保更小的侵入性。

  • 数据存储
    对于大规模分布式系统，数据存储可分为实时数据和全量数据两部分，实时数据用于故障排查（Trouble Shooting），全量数据用于系统优化。

  • 数据展示
    数据展示涉及到数据挖掘和分析。

在这里插入图片描述
服务追踪的追踪单元是从客户发起请求（request）抵达被追踪系统的边界开始，到被追踪系统向客户返回响应（response）为止的过程，称为一个 trace。每个 trace 中会调用若干个服务，为了记录调用了哪些服务，以及每次调用的消耗时间等信息，在每次调用服务时，埋入一个调用记录，称为一个 span。这样，若干个有序的 span 就组成了一个 trace。在系统向外界提供服务的过程中，会不断地有请求和响应发生，也就会不断生成 trace，把这些带有 span 的 trace 记录下来，就可以描绘出一幅系统的服务拓扑图。附带上 span 中的响应时间，以及请求成功与否等信息，就可以在发生问题的时候，找到异常的服务；根据历史数据，还可以从系统整体层面分析出哪里性能差，定位性能优化的目标。
在这里插入图片描述

  • 耗时分析：通过 Sleuth 可以很方便的了解到每个采样请求的耗时，从而分析出哪些服务调用比较耗时；
  • 可视化错误：对于程序未捕捉的异常，可以通过集成 Zipkin 服务界面上看到；
  • 链路优化：对于调用比较频繁的服务，可以针对这些服务实施一些优化措施。

Zipkin

Zipkin 是基于Dapper 实现(Google 分布式跟踪系统的论文)，它致力于收集服务的定时数据，以解决微服务架构中的延迟问题，包括数据的追踪收集、存储、查找和展现。Zipkin可以收集各个服务器上请求链路的跟踪数据，并通过它提供的 REST API 接口来辅助用户查询跟踪数据以实现对分布式系统的监控程序，从而及时地发现系统中出现的延迟升高问题并找出系统性能瓶颈的根源。除了面向开发的 API 接口之外，Zipkin也提供了方便的 UI 组件来帮助用户直观的搜索跟踪信息和分析请求链路明细，比如：可以查询某段时间内各用户请求的处理时间等。

Zipkin 提供了可插拔数据存储方式：In-Memory、MySql、Cassandra 以及 Elasticsearch。
在这里插入图片描述
Zipkin 的基础架构主要由 4 个核心组件构成：

  • Collector：收集器组件，它主要用于处理从外部系统发送过来的跟踪信息，将这些信息转换为 Zipkin 内部处理的 Span 格式，以支持后续的存储、分析、展示等功能。
  • Storage：存储组件，它主要对处理收集器接收到的跟踪信息，默认会将这些信息存储在内存中，我们也可以修改此存储策略，通过使用其他存储组件将跟踪信息存储到数据库中。
  • RESTful API：API 组件，它主要用来提供外部访问接口。比如给客户端展示跟踪信息，或是外接系统访问以实现监控等。
  • Web UI：UI 组件，基于 API 组件实现的上层应用。通过 UI 组件用户可以方便而有直观地查询和分析跟踪信息。

Zipkin 服务端

Docker方式

在 Windows系统上以docker方式运行Zipkin服务端

启动Docker Quickstart Terminal，等待虚拟机启动成功，并取得IP地址：在这里插入图片描述
启动Kitematic，配置端口号：
在这里插入图片描述
修改C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts

192.168.99.100 kitematic-zipkin.com

启动后，访问http://kitematic-zipkin.com:9411/zipkin/就能看到如下界面
在这里插入图片描述

Eclipse启动方式（未成功）

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

添加依赖包文件POM.xml

<?xml version="1.0"?>
<project xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd" xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <parent>
    <groupId>com.springcloud</groupId>
    <artifactId>springcloud-root</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  </parent>
  <artifactId>springcloud-zipkin</artifactId>
  <name>springcloud-zipkin</name>
  <url>http://maven.apache.org</url>
  <properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
  </properties>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
      <exclusions>
        <exclusion>
          <groupId>org.springframework.boot</groupId>
          <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
        </exclusion>
      </exclusions>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>io.zipkin.java</groupId>
      <artifactId>zipkin-server</artifactId>
      <version>2.12.9</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>io.zipkin.java</groupId>
      <artifactId>zipkin-autoconfigure-ui</artifactId>
      <version>2.12.9</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>junit</groupId>
      <artifactId>junit</artifactId>
      <version>3.8.1</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
  </dependencies>
</project>

log4j-slf4j-impl cannot be present with log4j-to-slf4j错误

SLF4J: Class path contains multiple SLF4J bindings.
SLF4J: Found binding in [jar:file:/E:/SpringBoot/Maven-Repository/org/apache/logging/log4j/log4j-slf4j-impl/2.12.1/log4j-slf4j-impl-2.12.1.jar!/org/slf4j/impl/StaticLoggerBinder.class]
SLF4J: Found binding in [jar:file:/E:/SpringBoot/Maven-Repository/ch/qos/logback/logback-classic/1.2.3/logback-classic-1.2.3.jar!/org/slf4j/impl/StaticLoggerBinder.class]
SLF4J: See http://www.slf4j.org/codes.html#multiple_bindings for an explanation.
SLF4J: Actual binding is of type [org.apache.logging.slf4j.Log4jLoggerFactory]
Exception in thread "main" java.lang.ExceptionInInitializerError
	at org.springcloud.zipkin.ZipkinServerApplication.main(ZipkinServerApplication.java:12)
Caused by: org.apache.logging.log4j.LoggingException: log4j-slf4j-impl cannot be present with log4j-to-slf4j
	at org.apache.logging.slf4j.Log4jLoggerFactory.validateContext(Log4jLoggerFactory.java:49)
	at org.apache.logging.slf4j.Log4jLoggerFactory.newLogger(Log4jLoggerFactory.java:39)
	at org.apache.logging.slf4j.Log4jLoggerFactory.newLogger(Log4jLoggerFactory.java:30)
	at org.apache.logging.log4j.spi.AbstractLoggerAdapter.getLogger(AbstractLoggerAdapter.java:54)
	at org.apache.logging.slf4j.Log4jLoggerFactory.getLogger(Log4jLoggerFactory.java:30)
	at org.slf4j.LoggerFactory.getLogger(LoggerFactory.java:363)
	at org.apache.commons.logging.LogAdapter$Slf4jAdapter.createLocationAwareLog(LogAdapter.java:130)
	at org.apache.commons.logging.LogAdapter.createLog(LogAdapter.java:91)
	at org.apache.commons.logging.LogFactory.getLog(LogFactory.java:67)
	at org.apache.commons.logging.LogFactory.getLog(LogFactory.java:59)
	at org.springframework.boot.SpringApplication.<clinit>(SpringApplication.java:196)
	... 1 more

POM增加配置

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
  <exclusions>
    <exclusion>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
    </exclusion>
  </exclusions>
</dependency>

配置application.yml文件

spring:
  application:
    name: springcloud-zipkin-server
  freemarker:
    prefer-file-system-access: false
  security:
    user:
      name: admin
      password: 123456

server:
  port: 9411

eureka:
  instance:
    hostname: zipkin-server.com
    instance-id: zipkin-server
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://${spring.security.user.name}:${spring.security.user.password}@eureka-peer1.com:8897/eureka/,http://${spring.security.user.name}:${spring.security.user.password}@eureka-peer2.com:8898/eureka/,http://${spring.security.user.name}:${spring.security.user.password}@eureka-peer3.com:8899/eureka/

management:
  metrics:
    web:
      server:
        request:
          autotime:
            enabled: false

添加ZipkinServerApplication启动类

package org.springcloud.zipkin;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

import zipkin2.server.internal.EnableZipkinServer;

@SpringBootApplication
@EnableZipkinServer
public class ZipkinServerApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ZipkinServerApplication.class, args);
    }
}

Error creating bean with name ‘webMvcMetricsFilter’ defined in class path resource错误

2020-02-26 18:15:14.627 ERROR 16740 --- [           main] o.s.b.w.e.t.TomcatStarter                : Error starting Tomcat context. Exception: org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException. Message: Error creating bean with name 'webMvcMetricsFilter' defined in class path resource [org/springframework/boot/actuate/autoconfigure/metrics/web/servlet/WebMvcMetricsAutoConfiguration.class]: Unsatisfied dependency expressed through method 'webMvcMetricsFilter' parameter 0; nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanCreationException: Error creating bean with name 'prometheusMeterRegistry' defined in class path resource [org/springframework/boot/actuate/autoconfigure/metrics/export/prometheus/PrometheusMetricsExportAutoConfiguration.class]: Initialization of bean failed; nested exception is org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'zipkin2.server.internal.ZipkinServerConfiguration': Unsatisfied dependency expressed through field 'httpQuery'; nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanCreationException: Error creating bean with name 'zipkin2.server.internal.ZipkinQueryApiV2': Bean instantiation via constructor failed; nested exception is java.lang.NoClassDefFoundError: zipkin2/internal/Buffer$Writer

目前不知道如何解决。

收集客户端信息到Zipkin服务端

目前的服务组件有

  • Eureka注册中心：
    springcloud-eureka-cluster-peer1
    springcloud-eureka-cluster-peer2
    springcloud-eureka-cluster-peer3

  • 服务提供者：
    springcloud-eureka-provider1
    springcloud-eureka-provider2
    springcloud-eureka-provider3

  • 服务消费者：
    springcloud-feign

为每个组件都引入sleuth和对Zipkin支持的依赖

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

如下依赖包含以上两个依赖

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

服务提供者和服务消费者的application.yml中配置：

spring:
  sleuth:
    web:
      client:
        enabled: true
    sampler:
      probability: 1.0
  zipkin:
    base-url: http://kitematic-zipkin.com:9411/
    enabled: true
  • spring.zipkin.base-url: zipkin服务端连接地址url
  • spring.zipkin.enabled: 允许开启zipkin
  • spring.sleuth.sampler.probability:表示采样率，1.0表示日志全量传递到服务端，默认是 0.1

依次启动项目

springcloud-eureka-cluster-peer1
springcloud-eureka-cluster-peer2
springcloud-eureka-cluster-peer3
springcloud-config-server
springcloud-eureka-provider1
springcloud-eureka-provider2
springcloud-eureka-provider3
springcloud-feign

浏览器访问http://eureka-feign.com:8101/config?name=zhaojq后，
点击查找会看到有一条记录
在这里插入图片描述
点击记录，可以看到每一个服务所耗费的时间和顺序
在这里插入图片描述
点击应用名称，还可以看到更多的信息：
在这里插入图片描述

整合RabbitMQ和MySQL实现持久化环境

RabbitMQ

在默认情况下，Zipkin客户端和Server之间是使用HTTP请求的方式进行通信（即同步的请求方式），在网络波动，Server端异常等情况下可能存在信息收集不及时的问题。Zipkin支持与RabbitMQ整合完成异步消息传输。

在这里插入图片描述

配置Zipkin服务端环境变量

在这里插入图片描述
可配置的环境变量如下表所示：

属性 环境变量 描述
zipkin.collector.rabbitmq.concurrency RABBIT_CONCURRENCY 并发消费者数量，默认为 1
zipkin.collector.rabbitmq.connection-timeout RABBIT_CONNECTION_TIMEOUT 建立连接时的超时时间，默认为 60000 毫秒，即 1 分钟
zipkin.collector.rabbitmq.queue RABBIT_QUEUE 从中获取 span 信息的队列，默认为 zipkin
zipkin.collector.rabbitmq.uri RABBIT_URI 符合 RabbitMQ URI 规范 的 URI，例如 amqp://user:pass@host:10000/vhost

如果设置了 URI，则以下属性将被忽略。

属性 环境变量 描述
zipkin.collector.rabbitmq.addresses RABBIT_ADDRESSES 用逗号分隔的 RabbitMQ 地址列表，例如 localhost:5672,localhost:5673
zipkin.collector.rabbitmq.password RABBIT_PASSWORD 连接到 RabbitMQ 时使用的密码，默认为 guest
zipkin.collector.rabbitmq.username RABBIT_USER 连接到 RabbitMQ 时使用的用户名，默认为 guest
zipkin.collector.rabbitmq.virtual-host RABBIT_VIRTUAL_HOST 使用的 RabbitMQ virtual host，默认为 /
zipkin.collector.rabbitmq.use-ssl RABBIT_USE_SSL 设置为 true 则用 SSL 的方式与 RabbitMQ 建立链接

重启Zipkin

查看 RabbitMQ Admin，多了一个名为 zipkin 的 Queue
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
当 ZipkinServer不可用时（比如关闭、网络不通等），追踪信息不会丢失，因为这些信息会保存在RabbitMQ服务器上，直到Zipkin服务器可用时，再从RabbitMQ中取出这段时间的信息

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-stream-binder-rabbit</artifactId>
</dependency>

  rabbitmq:
    host: kitematic-rabbitmq.com
    port: 5672
    username: zhaojq
    password: 123456
    listener:
      direct:
        retry:
          enabled: true
      simple:
        retry:
          enabled: true

MySQL

Zipkin对数据的存储默认是在内存中的，在企业生产环境中，一旦Service关闭重启或者服务崩溃，就会导致历史数据消失,需要持久化这些数据。Zipkin支持将追踪数据持久化到mysql数据库或者存储到elasticsearch中。

在这里插入图片描述

CREATE TABLE IF NOT EXISTS zipkin_spans (
  `trace_id_high` BIGINT NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT 'If non zero, this means the trace uses 128 bit traceIds instead of 64 bit',
  `trace_id` BIGINT NOT NULL,
  `id` BIGINT NOT NULL,
  `name` VARCHAR(255) NOT NULL,
  `remote_service_name` VARCHAR(255),
  `parent_id` BIGINT,
  `debug` BIT(1),
  `start_ts` BIGINT COMMENT 'Span.timestamp(): epoch micros used for endTs query and to implement TTL',
  `duration` BIGINT COMMENT 'Span.duration(): micros used for minDuration and maxDuration query',
  PRIMARY KEY (`trace_id_high`, `trace_id`, `id`)
) ENGINE=InnoDB ROW_FORMAT=COMPRESSED CHARACTER SET=utf8 COLLATE utf8_general_ci;

ALTER TABLE zipkin_spans ADD INDEX(`trace_id_high`, `trace_id`) COMMENT 'for getTracesByIds';
ALTER TABLE zipkin_spans ADD INDEX(`name`) COMMENT 'for getTraces and getSpanNames';
ALTER TABLE zipkin_spans ADD INDEX(`remote_service_name`) COMMENT 'for getTraces and getRemoteServiceNames';
ALTER TABLE zipkin_spans ADD INDEX(`start_ts`) COMMENT 'for getTraces ordering and range';

CREATE TABLE IF NOT EXISTS zipkin_annotations (
  `trace_id_high` BIGINT NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT 'If non zero, this means the trace uses 128 bit traceIds instead of 64 bit',
  `trace_id` BIGINT NOT NULL COMMENT 'coincides with zipkin_spans.trace_id',
  `span_id` BIGINT NOT NULL COMMENT 'coincides with zipkin_spans.id',
  `a_key` VARCHAR(255) NOT NULL COMMENT 'BinaryAnnotation.key or Annotation.value if type == -1',
  `a_value` BLOB COMMENT 'BinaryAnnotation.value(), which must be smaller than 64KB',
  `a_type` INT NOT NULL COMMENT 'BinaryAnnotation.type() or -1 if Annotation',
  `a_timestamp` BIGINT COMMENT 'Used to implement TTL; Annotation.timestamp or zipkin_spans.timestamp',
  `endpoint_ipv4` INT COMMENT 'Null when Binary/Annotation.endpoint is null',
  `endpoint_ipv6` BINARY(16) COMMENT 'Null when Binary/Annotation.endpoint is null, or no IPv6 address',
  `endpoint_port` SMALLINT COMMENT 'Null when Binary/Annotation.endpoint is null',
  `endpoint_service_name` VARCHAR(255) COMMENT 'Null when Binary/Annotation.endpoint is null'
) ENGINE=InnoDB ROW_FORMAT=COMPRESSED CHARACTER SET=utf8 COLLATE utf8_general_ci;

ALTER TABLE zipkin_annotations ADD UNIQUE KEY(`trace_id_high`, `trace_id`, `span_id`, `a_key`, `a_timestamp`) COMMENT 'Ignore insert on duplicate';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`trace_id_high`, `trace_id`, `span_id`) COMMENT 'for joining with zipkin_spans';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`trace_id_high`, `trace_id`) COMMENT 'for getTraces/ByIds';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`endpoint_service_name`) COMMENT 'for getTraces and getServiceNames';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`a_type`) COMMENT 'for getTraces and autocomplete values';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`a_key`) COMMENT 'for getTraces and autocomplete values';
ALTER TABLE zipkin_annotations ADD INDEX(`trace_id`, `span_id`, `a_key`) COMMENT 'for dependencies job';

CREATE TABLE IF NOT EXISTS zipkin_dependencies (
  `day` DATE NOT NULL,
  `parent` VARCHAR(255) NOT NULL,
  `child` VARCHAR(255) NOT NULL,
  `call_count` BIGINT,
  `error_count` BIGINT,
  PRIMARY KEY (`day`, `parent`, `child`)
) ENGINE=InnoDB ROW_FORMAT=COMPRESSED CHARACTER SET=utf8 COLLATE utf8_general_ci;

导入表结构：
在这里插入图片描述

配置Zipkin服务端环境变量

在这里插入图片描述

  • STORAGE_TYPE=mysql
  • MYSQL_DB=zipkin
  • MYSQL_USER=root
  • MYSQL_PASS=123456
  • MYSQL_HOST= 192.168.99.100
  • MYSQL_TCP_PORT=3306

依次启动项目

springcloud-eureka-cluster-peer1
springcloud-eureka-cluster-peer2
springcloud-eureka-cluster-peer3
springcloud-eureka-provider1
springcloud-eureka-provider2
springcloud-eureka-provider3
springcloud-feign
springcloud-zuul

浏览器访问http://eureka-zuul.com:8120/v1/hiapi/hi?name=zhaojq&token=cc&password=123456后，

点击查找会看到有多条记录
在这里插入图片描述
数据库中也有记录：
在这里插入图片描述

此时，关掉Zipkin服务端，并重新启动；会发现，上面的信息还会有，并没有被清除。Zipkin整合RabbitMQ+MySQL实现持久化环境搭建完毕。

赵健乔
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