Java 實現(xiàn)分布式服務的調(diào)用鏈跟蹤

更新時間：2021年06月07日 08:50:33 作者：果果果果果

分布式服務中完成某一個業(yè)務動作，需要服務之間的相互協(xié)作才能完成，在這一次動作引起的多服務的聯(lián)動我們需要用1個唯一標識關聯(lián)起來，關聯(lián)起來就是調(diào)用鏈的跟蹤。本文介紹了Java 實現(xiàn)分布式服務的調(diào)用鏈跟蹤的步驟

為什么要實現(xiàn)調(diào)用鏈跟蹤？

隨著業(yè)務的發(fā)展，所有的系統(tǒng)最終都會走向服務化體系，微服務的目的一是提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，二是提高持續(xù)交付的效率，為什么能提高這兩項不是今天討論的內(nèi)容。

當然這也不是絕對的，如果業(yè)務還在MVP驗證，團隊規(guī)模小個人覺得完全沒必要微服務化、單體應用是比較好的選擇。作者是有經(jīng)歷過從單體應用到1000+應用的增長經(jīng)歷，也是見證了公司從初創(chuàng)到上市的過程，對于系統(tǒng)階段和業(yè)務階段的匹配還是有比較深的感受的。

服務拆分后帶來的問題是什么呢？服務的依賴關系復雜后，對于問題的排查也增加了復雜度，當然站在更高的角度來看拆分帶來的不只是排錯復雜性的提升，工程效率、組織協(xié)作也都會帶來新的挑戰(zhàn)。

回到主題，如何快速查詢整個請求鏈路上的日志并呈現(xiàn)出來是解決排查問題復雜度的根本方法，這就是今天我們要講的內(nèi)容，如何自己來實現(xiàn)一個全鏈路跟蹤。

如何實現(xiàn)？

第一步，看圖、看場景，用戶瀏覽器的一次請求行為所走的路徑是什么樣的

如上圖、省略了4層和7層的LB，請求直接到gateway->A->B 那如何把個request關聯(lián)起來呢？從時序上來看我們只要在gateway生成一個traceId然后層層透傳，那么每一次的request的我們就能通過traceid關聯(lián)查詢出來了。
如何透傳、如何記錄呢？或者說如何透傳、如何記錄讓各應用的開發(fā)人員無需關注呢？

第二步，實現(xiàn)。不想看代碼可直接拉最后看結果和原理

如何傳遞，這里我們使用定義統(tǒng)一的Request類，所有的api層需要使用這個規(guī)范，代碼如下：

public class Request<T> implements Serializable {
    //header：攜帶需要傳遞的信息
    private RequestHeader header;
    //業(yè)務參數(shù)
    private T bizModel;
    //...省略get set
}
public class RequestHeader implements Serializable {

    //調(diào)用鏈唯一ID
    private String traceId;
    //當前用戶Id
    private String userId;
    //上游調(diào)用方appId
    private String callAppId;
    //...省略get set
}

有了這個Request之后，我們在網(wǎng)關層每次都生成traceId, 然后在各服務之間傳遞就能做到調(diào)用鏈的關聯(lián)了。我們繼續(xù)看個各應用應該如何定義服務和使用

    @ApiMethod
    @PostMapping("/test")
    @ApiOperation(value = "test", notes = "", response = String.class)
    public Response<ExampleRespDTO> test(@RequestBody Request<ExampleReqDTO> req) {
        ExampleRespDTO exampleRespDTO = new ExampleRespDTO();
        exampleRespDTO.setName(req.getBizModel().getName());

        //輸出當前應用的header信息
         System.out.println("上游的traceId："+RequestContext.getHeader().getTraceId());
        System.out.println("上游的callAppId："+RequestContext.getHeader().getCallAppId());
        System.out.println("上游的userId："+RequestContext.getHeader().getUserId());


        /***
         * 模擬調(diào)用其他應用服務
         * 通過RPCRequest 來構建request對象
         */
        Request<OtherAppServiceReqDTO>  otherAppServiceReqDTORequest =RPCRequest.createRequest(new OtherAppServiceReqDTO());

        //輸出下游應用的header信息
        System.out.println("調(diào)用下游的traceId："+otherAppServiceReqDTORequest.getHeader().getTraceId());
        System.out.println("調(diào)用下游的callAppId："+otherAppServiceReqDTORequest.getHeader().getCallAppId());
        System.out.println("調(diào)用下游的userId："+otherAppServiceReqDTORequest.getHeader().getUserId());

        return Response.successResponse(exampleRespDTO);
    }

看完上面代碼的同學，應該看到了有一個模擬調(diào)用其他服務的地方，這里主要解決的是服務和服務之間的調(diào)用header傳遞的問題，這里封裝了一個createRequest的方法，其主要內(nèi)容還是把當前應用的requestHeader 賦值給請求其他服務的request上。這也是一個測試接口，最后面有測試的結果

public class RPCRequest {
    public static <T> Request<T> createRequest(T requestData){
        Request<T> request = new Request();
        RequestHeader requestHeader=new RequestHeader();
        requestHeader.setTraceId(RequestContext.getHeader().getTraceId());
        requestHeader.setUserId(RequestContext.getHeader().getUserId());
        requestHeader.setCallAppId(AppConfig.CURRENT_APP_ID);
        request.setHeader(requestHeader);
        request.setBizModel(requestData);
        return request;
    }
}

當前request中的header存在什么地方呢，我們看一下RequestContext的代碼

public class RequestContext {
  private static ThreadLocal<RequestHeader> threadLocal=new ThreadLocal<>();
   public static void setHeader(RequestHeader header){
       threadLocal.set(header);
   }
   public static RequestHeader getHeader(){
       return threadLocal.get();
   }
   public static void clear(){
       threadLocal.remove();
   }
}

header是什么時候放進去的呢？這里就是AOP該發(fā)揮作用的時候了，直接看代碼

public class ApiHandler {
    public ApiHandler() {
    }

    public Response handleApiMethod(ProceedingJoinPoint pjp, ApiMethod apiMethod) {
        //獲取上游調(diào)用方的request header
        Object[] args = pjp.getArgs();
        Request request = (Request) args[0];
        RequestHeader header = request.getHeader();
        //將header加入到當前request 到ThreadLocal保存
        RequestContext.setHeader(header);
        Response response = null;
        try {
            //構建response header
            ResponseHeader responseHeader = new ResponseHeader();
            responseHeader.setTraceId(RequestContext.getHeader().getTraceId());
            //執(zhí)行service方法
            response = (Response) pjp.proceed(args);
            response.setHeader(responseHeader);

        } catch (Throwable throwable) {
            throwable.printStackTrace();
        }finally {
            //清除ThreadLocal中當前請求的header 對象
            RequestContext.clear();
        }
        return response;

    }
}

不想看代碼的，直接看下圖，原理比較簡單，淺黃色為AOP作用，接口執(zhí)行前和執(zhí)行后，其中reqeuest和header的定義在第1段代碼