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Spring cloud alibaba--SkyWalking链路追踪_springcloudalibaba链路追踪

作者：小桥流水78 | 2024-08-11 03:31:03

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springcloudalibaba链路追踪

1.什么是SkyWalking
wkywalking是一个国产开源框架，由吴晟开源，2017年加入Apache孵化器。skywalking是分布式系统的应用程序性能监视工具，专为微服务、云原生架构和基于容器（Docker、K8s、Mesos）框架而设计。它是一款优秀的APM（Application Performance Management）工具，包括了分布式追踪、性能指标分析、应用和服务依赖分析等。

官网：Apache SkyWalking

下载：Downloads | Apache SkyWalking

文档：https://skywalking.apache.org/docs/main/v8.7.0/readme/

中文文档：SkyWalking 文档中文版（社区提供）

wkywaling主要功能特性：

（1）多种监控手段，可以通过语言探针和service mesh获得监控的数据

（2）支持多种语言自动探针，包括Java，.net Core 和Node.js

（3）轻量高效，无需大数据平台和大量的服务器资源

（4）模块化、UI、存储、集群管理都有多种机制可选

（5）支持告警

（6）优秀的可视化解决方案

2.SkyWalking环境搭建部署

.skywalking agent和业务系统绑定在一起，负责收集各种监控数据

.sykwalking oapservice是负责处理监控数据的，比如接收skywalking agent的监控数据，并存储在数据库中；接收skywalking webapp的前端请求，从数据库查询数据，并返回数据给前端。skywalking oapservice通常以集群的形式存在。

.skywalking webapp，前端界面，用于展示数据。

.数据库用于存储监控数据，比如mysql、elasticsearch等。

2.1下载skywalking

地址：Downloads | Apache SkyWalking

下载的版本提供elasticSearch和mysql等的版本，我们使用mysql版本的。下载tar压缩包，解压后目录：

目录结构：

①webapp：UI前端（web监控页面）的jar包和配置文件；

ui页面的启动端口，可以修改webapp.yml，默认是8080

②oap-libs：后台应用的jar包，以及它依赖的jar包，里边有一个server-starter-*.jar就是启动程序；

③config：启动后台应用程序的配置文件，是使用的各种配置

在application.yml中可以配置使用的存储方式等信息，默认使用h2内存方式

④bin：各种启动脚本，一般使用脚本startup.*来启动web页面和对应的后台应用；

oapService.*:默认使用的后台程序的启动脚本（使用的是默认启动模式）；

oapServiceInit.*:使用init模式启动；在此模式下，OAP服务器启动以执行初始化工作，然后退出

oapServiceNoInit：使用no init模式启动；在此模式下，OAP服务器不进行初始化

webappService.*:UI前端的启动脚本；

startup.*:组合脚本，同时启动oapService.*，webappService.*脚本

⑤agent：

skywalking-agent.jar:代理服务jar包

config：代理服务启动时使用的配置文件

plugins：包含多个插件，代理服务启动时会加载该目录下的所有插件（实际是各种jar包）

optional-plugins：可选插件，当需要支持某种功能时，比如SpringCloud Gateway，则需要把对应的jar包拷贝到plugins目录下

2.2启动服务

双击bin/startup.bat启动服务，同时会启动oapservice和webapp两个服务

控制台没有答应启动是否成功以及端口等信息，当启动时会创建logs文件夹，分别生成skywalking-oap-server.log、webapp.log

skywalking-oap-server会暴露11800和12800两个端口，分别为收集监控数据的端口11800和接受前端ui请求的端口12800，修改端口可以修改config/application.yml

2.3访问前端ui页面

根据webapp/webapp.yml中配置的ui的启动端口，访问ui页面

3.Skywalking接入微服务

3.1linux环境--通过jar包方式接入
准备一个springboot程序，打成可执行jar包，写一个shell脚本，在启动项目的Shell脚本上，通过-javaagent参数进行配置SkyWalking Agent来跟踪微服务；startup.sh脚本：


#SkyWalking Agent配置
export SW_AGENT_NAME=springboot-skywalking-demo #Agent名字，一般使用‘spring.application.name’
export SW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES=127.0.0.1:11800 #配置Collector地址
export SW_AGENT_SPAN_LIMIT=2000 #配置链路的最大Span数量，默认是300
export JAVA_AGENT=-javaagent:/usr/local/soft/apache-skywalking-apm-bin-es7/agent/skywalking-agent.jar
java $JAVA_AGENT -jar springboot-skywalking-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar #jar启动

3.2windos环境--在IDEA中配置SkyWalking

在运行的程序配置jvm参数，如下图所示：


-javaagent:D:\software\apache-skywalking-apm-bin-es7\agent\skywalking-agent.jar
-DSW_AGENT_NAME=api-service
-DSW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES=127.0.0.1:11800

3.3wkywalking监控界面

启动系统，访问接口，此时查看skywalking监控页面，没有任何数据，当前服务下拉有配置的api-service服务。

没有显示任何链路追踪信息的原因：agent/plugins目录中缺少gateway的jar包。

从agent/optional-plugins（扩展插件）中复制 gateway的jar包到agent/plugins目录中。

重新启动skywalking服务，以及springboot项目服务，在访问接口服务，skywalking控制台有检测数据。

仪表盘：显示服务、端点、慢服务等

拓扑图（调用关系），user访问api-service，api-service调用的ip和端口，由于8084的服务还没有加入skywalking，所以此处只显示ip和端口

追踪：调用服务的链路追踪，以及消耗的时间长短

3.4接入多个微服务

为了访问数据库，order的服务我们访问seate的项目，在OrderSeataApplication启动类的VM options中添加wkywalking的配置：

在StockSeateApplication启动类的VM options中添加：

先启动seate、nacos服务，再启动这三个项目

此时nacos中是可以看到这几个服务的

访问接口服务，此时wkywalking控制台可以看到多个服务，多个调用的端点

拓扑图显示了从user开始调用api-service网关服务，网关服务调用order-seata，order-seate调用数据库以及调用stock-seata；stock-seata调用数据库

追踪：显示了服务调用的完整过程，以及花费的时间

4.Skywalking持久化跟踪数据

默认使用H2(内存）数据库存储，在config/application.yml中配置，重启服务后数据会丢失。

4.1基于mysql的数据持久化

（1）修改config/application.yml中的数据源为mysql

（2）修改config/application.yml中的mysql连接配置

（3）mysql中创建数据库，名字为（2）中配置的数据库名

（4）重新启动startup.bat，发现oap-service服务启动不成功，查看skywalking-oap-server.log日志，显示获取不到数据库驱动。

（5）从我们本地maven私服中复制一份mysql驱动，粘贴到wkywalking启动的oap-libs中

（6）启动程序，发现oap-service还是启动失败

需要在连接mysql数据库连接中添加时区serverTimezone=GMT

（7）启动startup.bat，启动程序，skywalking会默认往我们配置的swtest数据库中添加需要的表

（8）访问接口，skywalking控制台有记录

重新启动skywalking后，直接刷新控制台页面，之前的数据还是存在的

5.自定义skywalking链路追踪

如果我们希望对项目中的业务方法，实现链路追踪，方便我们排查问题，可以使用如下的方式：

（1）pom.xml中引入依赖


        <!--skywalking工具类，跟服务安装包版本一致-->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.skywalking</groupId>
            <artifactId>apm-toolkit-trace</artifactId>
            <version>8.5.0</version>
        </dependency>

（2）调用链路要显示具体的方法，在调用的方法中添加注解@Trace

（3）wkywalking控制台调用链路显示类名到接口名的方法

（4）调用链路中显示返回值，以及参数值信息，使用@Tag或者@Tags

@Tag注解中key=方法名 value=returnedObj 返回值 agr[0] 参数

param标识参数，returnedObj标识返回值


    @RequestMapping("/add")
    @Trace
    @Tag(key = "add",value ="returnedObj")
    public String add() {
        System.out.println("下单成功");
        // String forObject = restTemplate.getForObject("http://localhost:8083/stock/reduct", String.class);
        String forObject = restTemplate.getForObject("http://stock-service/stock/reduct", String.class);
        //int a= 1/0;
        return "add order " + forObject;
    }
 
    @RequestMapping("/getById/{id}")
    @Trace
    @Tags({@Tag(key = "getById",value ="returnedObj"),
          @Tag(key="param",value = "arg[0]")
    })
    public String getById(@PathVariable("id") Integer id) {
        return "根据id获取信息";
    }

（5）访问接口后，在追踪中点击方法名

记录了返回值的key为add，以及返回的value值

还可以记录参数

6.性能剖析
skywalking的性能剖析，在根据服务名称、端点名称、以及相应的规则建立了任务列表后，在调用了此任务列表的端点后，skywalking会自动记录，剖析当前端口，生成剖析结果，具体流程如图：

（1）一开始性能剖析菜单是没有内容的，需要添加剖析的接口；点击新建任务创建

（2）sleep接口中睡眠2秒，访问接口，查看skywalking控制台的性能剖析

选中接口/order/sleep，点击分析展开调用链路

调用链路展开后可以看到花费时间最久的代码

7.Skywalking集成日志框架

springboot默认的日志配置：logback-spring.xml

（1）在订单服务的pom.xml中引入依赖


        <!--apm-tooltik-logback-1.x-->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.skywalking</groupId>
            <artifactId>apm-toolkit-logback-1.x</artifactId>
            <version>8.5.0</version>
        </dependency>

（2）在订单服务的resources目录中添加logback-spring.xml配置文件，日志级别使用INFO。


<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
    <!--引入spring boot默认的logback xml配置文件-->
    <include resource="org/springframework/boot/logging/logback/defaults.xml"/>
 
    <appender name="console" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <!--日志的格式化-->
        <encoder class="ch.qos.logback.core.encoder.LayoutWrappingEncoder">
            <layout class="org.apache.skywalking.apm.toolkit.log.logback.v1.x.TraceIdPatternLogbackLayout">
                <Pattern>${CONSOLE_LOG_PATTERN}</Pattern>
            </layout>
        </encoder>
    </appender>
 
    <!--设置Appender-->
    <root level="INFO">
       <appender-ref ref="console"/>
    </root>
</configuration>

（3）logback-spring.xml中的<Pattern>标签的内容填充值，trace的id配置[%tid]

  <Pattern>%d{-yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%tid] [%thread] %-5level %logger{36} </Pattern>

程序启动时开始打应trace的id，由于没有访问过接口，所以为N/A

（4）当访问接口时，控制台会打印输出TID信息

（5）复制打应的tid可以去skywalking控制台中根据追踪id搜素记录

（6）此时日志板块中还是没有任何记录

（7）把生成的日志添加到skywalkin控制台:

使用gRPC报告程序可以将收集到的日志转发到skywalking oap服务器上。

①在logback-spring.xml中添加grpc的配置


    <appender name="grpc-log" class="org.apache.skywalking.apm.toolkit.log.logback.v1.x.log.GRPCLogClientAppender">
        <encoder class="ch.qos.logback.core.encoder.LayoutWrappingEncoder">
            <layout class="org.apache.skywalking.apm.toolkit.log.logback.v1.x.mdc.TraceIdMDCPatternLogbackLayout">
                <Pattern>%d{-yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%X{tid}] [%thread] %-5level %logger{36} -%msg%n </Pattern>
            </layout>
        </encoder>
    </appender>
 
    <!--设置Appender-->
    <root level="INFO">
        <appender-ref ref="console"/>
        <appender-ref ref="grpc-log"/>
    </root>

logback-spring.xml完整配置：


<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
    <!--引入spring boot默认的logback xml配置文件-->
   <!-- <include resource="/org/springframework/boot/logging/logback/defaults.xml"/>-->
 
    <appender name="console" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <!--日志的格式化-->
        <encoder class="ch.qos.logback.core.encoder.LayoutWrappingEncoder">
            <layout class="org.apache.skywalking.apm.toolkit.log.logback.v1.x.TraceIdPatternLogbackLayout">
                <Pattern>%d{-yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%tid] [%thread] %-5level %logger{36} </Pattern>
            </layout>
        </encoder>
    </appender>
 
    <appender name="grpc-log" class="org.apache.skywalking.apm.toolkit.log.logback.v1.x.log.GRPCLogClientAppender">
        <encoder class="ch.qos.logback.core.encoder.LayoutWrappingEncoder">
            <layout class="org.apache.skywalking.apm.toolkit.log.logback.v1.x.mdc.TraceIdMDCPatternLogbackLayout">
                <Pattern>%d{-yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%X{tid}] [%thread] %-5level %logger{36} -%msg%n </Pattern>
            </layout>
        </encoder>
    </appender>
 
    <!--设置Appender-->
    <root level="INFO">
        <appender-ref ref="console"/>
        <appender-ref ref="grpc-log"/>
    </root>
</configuration>

②访问接口服务，查看skywalking控制台，此时日志页面出现访问的日志信息，包括程序启动的控制台日志信息，可以点击追踪id查看链路访问情况

.③若skywalking服务不是部署在本地机器上，则grpc上报需要做而外的配置才能把日志上报上去。

在agent/config目录下有agent.config配置文件，添加日志的grpc配置信息


plugin.toolkit.log.grpc.reporter.server_host=${SW_GRPC_LOG_SERVER_HOST:127.0.0.1}
 
plugin.toolkit.log.grpc.reporter.server_port=${SW_GRPC_LOG_SERVER_PORT:11800}
 
plugin.toolkit.log.grpc.reporter.max_message_size=${SW_GRPC_LOG_MAX_MESSAGE_SIZE:10485760}
 
plugin.toolkit.log.grpc.reporter.upstream_timeout=${SW_GRPC_LOG_GRPC_UPSTREAM_TIMEOUT:30}

8.skywalking告警
skywalking告警功能在6.x版本中新增的，其核心由一组规则驱动，这些规则定义在config/alarm-settings.yml文件中。告警规则的定义分为两部分：

（1）告警规则：它们定义了应该如何触发度量警报，应该考虑什么条件。

（2）Webhook（网络钩子）：定义当警告触发时，哪些服务终端需要被告知。

8.1告警规则
skywalking的发行版会默认提供config/alarm-setting.yml文件，里面预先定义了一些常用的告警规则，如下：

①过去3分钟内服务平均响应时间超过1秒

②过去2分钟服务成功率低于80%

③过去3分钟内服务响应时间超过1s的百分比

④服务实例在过去2分钟内平均响应时间超过1s，并且实例名称和正则表示式匹配。

⑤过去2分钟内端点平均响应时间超过1秒。

⑥过去2分钟内数据库访问平均响应时间超过1秒

⑦过去2分钟内端点关系平均响应时间超过1秒

这些预定义的告警规则，打开config/alarm-setting.yml文件即可看到

告警规则配置说明：

.Rule name：规则名称，也是在告警信息中显示的唯一名称，必须以_rule结尾，前缀自定义

.Metrics name:度量名称

.Include names:该规则作用于哪些实体类名称，比如服务名、终端名（可选，默认全部）

.Exclude names:该规则不用于哪些实体名称，比如服务名、终端名（可选，默认为空）

.Threshold：阈值

.OP：操作符，目前支持>、<、=

.Period:多久告警规则需要被核实一下，

.Count:在一个Period窗口中，如果values超过Threshold值（按op），达到count值，则发送警报

8.2webhook（网络钩子）
webhook可以简单理解为是一种Web层面的回调机制，通常由一些事件触发，与代码中的事件回调类似，只不过是web层面的，由于是web层面的，所以当事件发生时，回调的不再是代码中的方法或者函数，而是服务接口。例如在告警这个场景中，告警就是一个事件。当该事件发生时，Skywalking就会自动去调用一个配置好的接口，该接口就是所谓的webhook。

Skywalking的告警消息会通过http请求进行发送，请求方法为post,Content-Type为application/json,其JSON数据是基于List<org.apache.skywalking.oap.server.core.alarm.AlarmMessage>进行序列化的。

官网参考：https://github.com/apache/skywalking/blob/v8.5.0/docs/en/setup/backend/backend-alarm.md

json格式例子：


[{
	"scopeId": 1, 
	"scope": "SERVICE",
	"name": "serviceA", 
	"id0": "12",  
	"id1": "",  
    "ruleName": "service_resp_time_rule",
	"alarmMessage": "alarmMessage xxxx",
	"startTime": 1560524171000
}, {
	"scopeId": 1,
	"scope": "SERVICE",
	"name": "serviceB",
	"id0": "23",
	"id1": "",
    "ruleName": "service_resp_time_rule",
	"alarmMessage": "alarmMessage yyy",
	"startTime": 1560524171000
}]

1）写接收钩子函数的实体类


 
 
/**
 * 警告类实体
 */
public class AlarmMessageEntity {
 
    private int scopeId;
    private String scope;
    private String name;
    private String id0;
    private String id1;
    private String ruleName;
    private String alarmMessage;
    private List<Tag> tags;
    private long startTime;
    private transient int period;
    private transient boolean onlyAsCondition;
 
 
 
 
    public int getScopeId() {
        return scopeId;
    }
 
    public void setScopeId(int scopeId) {
        this.scopeId = scopeId;
    }
 
    public String getScope() {
        return scope;
    }
 
    public void setScope(String scope) {
        this.scope = scope;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public String getId0() {
        return id0;
    }
 
    public void setId0(String id0) {
        this.id0 = id0;
    }
 
    public String getId1() {
        return id1;
    }
 
    public void setId1(String id1) {
        this.id1 = id1;
    }
 
    public String getRuleName() {
        return ruleName;
    }
 
    public void setRuleName(String ruleName) {
        this.ruleName = ruleName;
    }
 
    public String getAlarmMessage() {
        return alarmMessage;
    }
 
    public void setAlarmMessage(String alarmMessage) {
        this.alarmMessage = alarmMessage;
    }
 
    public List<Tag> getTags() {
        return tags;
    }
 
    public void setTags(List<Tag> tags) {
        this.tags = tags;
    }
 
    public long getStartTime() {
        return startTime;
    }
 
    public void setStartTime(long startTime) {
        this.startTime = startTime;
    }
 
    public int getPeriod() {
        return period;
    }
 
    public void setPeriod(int period) {
        this.period = period;
    }
 
    public boolean isOnlyAsCondition() {
        return onlyAsCondition;
    }
 
    public void setOnlyAsCondition(boolean onlyAsCondition) {
        this.onlyAsCondition = onlyAsCondition;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "AlarmMessageEntity{" +
                "scopeId=" + scopeId +
                ", scope='" + scope + '\'' +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", id0='" + id0 + '\'' +
                ", id1='" + id1 + '\'' +
                ", ruleName='" + ruleName + '\'' +
                ", alarmMessage='" + alarmMessage + '\'' +
                ", tags=" + tags +
                ", startTime=" + startTime +
                ", period=" + period +
                ", onlyAsCondition=" + onlyAsCondition +
                '}';
    }
}

（2）钩子函数调用的后台接口服务，controller控制层，必须使用post方法


@RestController
 
@RequestMapping("/alarm")
public class AlarmController {
 
    /**
     * 接收钩子函数的接口，必须使用POST方式，使用实体来接收参数
     * @param list
     */
    @PostMapping(value="/receive")
    public void receive(@RequestBody List<AlarmMessageEntity> list){
        System.out.println("已经接收到告警消息:"+list.get(0).toString());
 
    }
}

（3）在config/alarm-settings.yml中的webhooks中配置钩子函数

访问接口告警信息

参考文章：Spring cloud alibaba--SkyWalking链路追踪_springcloud链路追踪-CSDN博客

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