探索服务网格与 OpenTelemetry 的协同之分布式跟踪

作者:匿名更新于： 2023-12-11 14:53:53

　　网格的无侵入式分布式跟踪虽然为我们展示了请求的链路，但是如上图所示每个跨度(span)都是 sidecar 代理的信息。

　　这篇文章发出后有读者评论 javaagent 的“无侵入”一说，这里有必要解释下。“无侵入”主要指的是不需要修改应用程序的业务逻辑代码就能实现的功能，对应用程序透明无感知，让开发者专注于业务开发;同时由于无需修改应用程序代码，更易于集成;同时还维护简单，在多种语言、框架间保证功能的一致性。

　　而 Java Agent 在 JVM 启动时加载，它在运行时修改字节码来注入跟踪代码，而不是在应用程序的源代码层面上进行修改。

　　背景

　　分布式跟踪

　　分布式跟踪是监控和诊断微服务请求流程的关键技术，也是可观测性的关键组成部分，提供了对微服务架构中复杂交互和性能问题的深入洞察。它通过提供服务间请求链路的清晰视图来管理复杂性，并帮助识别性能瓶颈、优化资源分配、快速定位和解决故障，提高系统的整体可靠性。

　　服务网格的无侵入式分布式跟踪

　　又是无侵入性!服务网格中的代理自动处理所有入站和出站的网络通信，自动捕获、记录和分析服务间的请求和响应的详细细心，如请求时间、持续时间、状态代码和其他元数据。这种 实现方式[1] 对应用程序本身透明，并且较 Java Agent 在运行时修改字节码更加彻底。

　　这里有个前提是应用程序能够在请求中传递上下文信息，这样 sidecar 代理生成和发送的跟踪信息最终可以串联在一起，不会发生断链。

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　　网格的无侵入式分布式跟踪虽然为我们展示了请求的链路，但是如上图所示每个跨度(span)都是 sidecar 代理的信息。

　　紧跟上篇文章之后，我们今天将探索 服务网格 FSM[2] 与 OpenTelemetry 的集成，实现应用、网格的全链路分布式跟踪。

　　演示

　　架构

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　　环境配置

　　Jaeger、cert-manager 和 Otel operator 的安装，请参考 上一篇文章。

　　配置 Instrumentation

　　接下来就是配置探针的安装和配置了，详细的配置说明，可以参考 Instrumentation API 文档[3]。

　　根据 FSM 分布式跟踪文档[4] 的介绍，FSM 支持 Zipkin 的协议，因此在 propagators 中我们使用 b3multi，使用 B3 的多标头格式，在请求头中传递如下的信息：

　　x-b3-traceid

　　x-b3-spanid

　　x-b3-parentspanid

　　x-b3-sampled

　　x-b3-flags

　　这次使用 sample 命名空间。

　　复制

　　1.  kubectl create namespace sample

      2.

　　3.  kubectl apply -n sample -f - <

　　4.  apiVersion: opentelemetry.io/v1alpha1

　　5.  kind: Instrumentation

　　6.  metadata:

　　7.  name: instrumentation-sample

　　8.  spec:

　　9.  propagators:

　　10.  - b3multi

　　11.  sampler:

　　12.  type: parentbased_traceidratio

　　13.  argument: "1"

　　14.  env:

　　15.  - name: OTEL_EXPORTER_OTLP_ENDPOINT

　　16.  value: otel-collector.default:4318

　　17.  EOF

　　配置 OpenTelemetry Collector

　　Otel 收集器的详细配置可以参考 官方文档[5]。

　　接收器(receiver)，我们配置 otlp 来接收来自应用程序的跟踪信息，使用 zipkin 来接收来自 sidecar 的上报，使用端点 0.0.0.0:9411。

　　输出器(exporter)，配置 Jager 的 otlp 端点 jaeger.default:4317。

　　管道服务(pipeline service)，使用 otlp 和 zipkin 作为输入源，将 jaeger 作为输出目的地。

　　复制

　　1.  kubectl apply -f - <

　　2.  apiVersion: opentelemetry.io/v1alpha1

　　3.  kind: OpenTelemetryCollector

　　4.  metadata:

　　5.  name: otel

　　6.  spec:

　　7.  config: |

　　8.  receivers:

　　9.  otlp:

　　10.  protocols:

　　11.  grpc:

　　12.  http:

　　13.  zipkin:

　　14.  endpoint: "0.0.0.0:9411"

      15.

　　16.  exporters:

　　17.  otlp/jaeger:

　　18.  endpoint: "jaeger.default:4317"

　　19.  tls:

　　20.  insecure: true

      21.

　　22.  service:

　　23.  pipelines:

　　24.  traces:

　　25.  receivers: [otlp, zipkin]

　　26.  exporters: [otlp/jaeger]

　　27.  EOF

　　安装服务网格 FSM

　　我们通过 CLI 来安装 FSM，现下载 FSM 使用当前最新的正式版 1.1.4。

　　复制

　　1.  system=$(uname -s | tr '[:upper:]' '[:lower:]')

　　2.  arch=$(uname -m | sed -E 's/x86_/amd/' | sed -E 's/aarch/arm/')

　　3.  release=v1.1.4

　　4.  curl -L https://github.com/flomesh-io/fsm/releases/download/$release/fsm-$release-$system-$arch.tar.gz | tar -vxzf -

　　5.   ./$system-$arch/fsm version

　　在安装时，启用分布式跟踪并将地址指向 Otel Collector 的 zipkin 接收器，zipkin 接收器端点为 /api/v2/spans。

　　复制

　　1.  fsm install \\

　　2.  --set=fsm.tracing.enable=true \\

　　3.  --set=fsm.tracing.address=otel-collector.default \\

　　4.  --set=fsm.tracing.port=9411 \\

　　5.  --set=fsm.tracing.endpoint=/api/v2/spans

　　部署示例应用

　　将命名空间 sample 加入到服务网格中，部署应用。

　　复制

　　1.  fsm namespace add sample

　　2.  kubectl apply -n sample -f https://raw.githubusercontent.com/addozhang/http-sample/main/manifests/service-v1.yaml1.2.

　　确认应用 pod 注入 sidecar 并正常运行。

　　复制

　　1.  kubectl get po -n sample

　　2.  NAME READY STATUS RESTARTS AGE

　　3.  service-c-66bf9dcc7b-pdj8p 2/2 Running 0 38s

　　4.  service-b-586cfc5ccd-k9qrs 2/2 Running 0 37s

　　5.  service-a-7cf7bc5bcc-tgjzz 2/2 Running 0 37s

　　测试

　　复制

　　1.  pod_name="$(kubectl get pod -n sample -l app=service-a -o jsnotallow='{.items[0].metadata.name}')"

　　2.  kubectl port-forward -n sample $pod_name 8080:8080 &

      3.

　　4.  curl localhost:8080

　　发送请求后，打开 Jaeger UI。

　　复制

　　1.  jaeger_pod="$(kubectl get pod -l app=jaeger -o jsnotallow='{.items[0].metadata.name}')"

　　2.  kubectl port-forward $jaeger_pod 16686:16686 &

　　在 Jaeger UI 中，可以看到链路的内容更加的丰富：包含了应用程序和 sidecar 代理的跨度数据。

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　　参考资料

　　[1] 实现方式: https://fsm-docs.flomesh.io/guides/observability/tracing/

　　[2] 服务网格 FSM: http://fsm-docs.flomesh.io

　　[3] Instrumentation API 文档: https://github.com/open-telemetry/opentelemetry-operator/blob/main/docs/api.md#instrumentation

　　[4] FSM 分布式跟踪文档: https://fsm-docs.flomesh.io/guides/observability/tracing/

　　[5] 官方文档: https://opentelemetry.io/docs/collector/configuration/

　　来源： 云原生指北

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