Как работает distributed tracing (traceId / spanId)

1️⃣ Как кратко ответить

Distributed tracing — это метод отслеживания и мониторинга запросов, проходящих через распределенные системы. Он использует уникальные идентификаторы traceId и spanId для отслеживания и корреляции запросов между различными сервисами. traceId идентифицирует весь запрос, проходящий через систему, а spanId — конкретную операцию или сегмент внутри этого запроса.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Distributed tracing — это техника, используемая для мониторинга и отслеживания запросов в распределенных системах, таких как микросервисные архитектуры. В таких системах запросы часто проходят через множество сервисов, и важно иметь возможность отслеживать их путь и производительность.

Основные концепции

• Trace: Полный путь запроса через систему. Он начинается, когда запрос поступает в систему, и заканчивается, когда запрос завершен.
• Span: Отдельная операция или сегмент внутри trace. Каждый span представляет собой единичную операцию, например, вызов метода или запрос к базе данных.
• traceId: Уникальный идентификатор, который связывает все spans, относящиеся к одному trace. Он позволяет отслеживать весь путь запроса через систему.
• spanId: Уникальный идентификатор для каждого span. Он используется для идентификации конкретной операции внутри trace.

Как это работает

Когда запрос поступает в систему, создается новый traceId. Этот traceId передается через все сервисы, участвующие в обработке запроса. Каждый сервис создает один или несколько spans для каждой операции, которую он выполняет, и присваивает им уникальные spanId. Эти идентификаторы передаются между сервисами, обычно через заголовки HTTP.

Пример

Рассмотрим пример, где клиент делает запрос к веб-приложению, которое взаимодействует с несколькими микросервисами и базой данных.

1. Клиент отправляет запрос:

   • Создается новый traceId, например, traceId=abc123.
   • Создается первый span для обработки запроса, например, spanId=span1.

2. Веб-приложение обрабатывает запрос:

   • Веб-приложение может вызвать микросервис для получения данных.
   • Создается новый span для этого вызова, например, spanId=span2.
   • traceId abc123 и spanId span2 передаются в заголовках HTTP к микросервису.

3. Микросервис обрабатывает запрос:

   • Микросервис может выполнить несколько операций, например, запрос к базе данных.
   • Для каждой операции создается новый span, например, spanId=span3 для запроса к базе данных.
   • traceId abc123 и spanId span3 используются для корреляции операций.

4. Ответ возвращается клиенту:

   • Все spans и traceId позволяют собрать полную картину запроса, включая время выполнения каждой операции и возможные ошибки.

Зачем это нужно

Distributed tracing помогает разработчикам и операторам:

• Диагностировать проблемы: Быстро находить узкие места и ошибки в распределенной системе.
• Оптимизировать производительность: Понимать, где запросы тратят больше всего времени.
• Улучшать надежность: Обнаруживать и устранять сбои в цепочке вызовов.

Пример кода

Пример использования библиотеки OpenTelemetry для Java:

import io.opentelemetry.api.GlobalOpenTelemetry;
import io.opentelemetry.api.trace.Span;
import io.opentelemetry.api.trace.Tracer;
​
public class Example {
    private static final Tracer tracer = GlobalOpenTelemetry.getTracer("exampleTracer");
​
    public static void main(String[] args) {
        // Создаем новый span для текущей операции
        Span span = tracer.spanBuilder("exampleOperation").startSpan();
​
        try {
            // Логика операции
            performOperation();
        } finally {
            // Завершаем span после завершения операции
            span.end();
        }
    }
​
    private static void performOperation() {
        // Пример логики операции
        System.out.println("Performing operation...");
    }
}

• GlobalOpenTelemetry.getTracer("exampleTracer"): Получает объект Tracer, который используется для создания spans.
• tracer.spanBuilder("exampleOperation").startSpan(): Создает и начинает новый span для операции.
• span.end(): Завершает span, фиксируя его продолжительность и другие метрики.

Distributed tracing — это мощный инструмент для управления сложностью и повышением надежности распределенных систем.