基于SkyWalking的链路追踪系统

链路追踪提供了分布式调用链路的还原、统计、分析等功能，是提升微服务诊断效率的重要环节。

本节，我们将基于SkyWalking搭建链路追踪系统。

SkyWalking是一款开源的APM(Application Performance Monitor)工具，以Java Agent + 插件化的方式运行。2019年其从孵化器毕业，正式成为Apache的顶级项目。

单机实验

我们首先跑通单机版的链路追踪。

SkyWalking支持多种后台存储，这里我们选用ElasticSearch：

  1. #!/bin/bash
  3. NAME="elasticsearch"
  4. PUID="1000"
  5. PGID="1000"
  7. VOLUME="$HOME/docker_data/elasticsearch"
  8. mkdir -p $VOLUME 
  10. docker ps -q -a --filter "name=$NAME" | xargs -I {} docker rm -f {}
  11. docker run \
  12.     --hostname $NAME \
  13.     --name $NAME \
  14.     --env discovery.type=single-node \
  15.     --volume "$VOLUME:/usr/share/elasticsearch/data" \
  16.     -p 9200:9200 \
  17.     -p 9300:9300 \
  18.     --detach \
  19.     --restart always \
  20.     docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:7.15.2

接着，我们启动SkyWalking的后台服务：

  1. #!/bin/bash
  3. NAME="skywalking"
  4. PUID="1000"
  5. PGID="1000"
  7. docker ps -q -a --filter "name=$NAME" | xargs -I {} docker rm -f {}
  8. docker run \
  9.     --hostname $NAME \
  10.     --name $NAME \
  11.     -e SW_STORAGE=elasticsearch7 \
  12.     -e SW_STORAGE_ES_CLUSTER_NODES="10.1.172.136:9200" \
  13.     -p 12800:12800 \
  14.     -p 11800:11800 \
  15.     --detach \
  16.     --restart always \
  17.     apache/skywalking-oap-server:8.7.0-es7

最后，启动SkyWalking的UI服务：

  1. #!/bin/bash
  3. NAME="skywalkingui"
  4. PUID="1000"
  5. PGID="1000"
  7. docker ps -q -a --filter "name=$NAME" | xargs -I {} docker rm -f {}
  8. docker run \
  9.     --hostname $NAME \
  10.     --name $NAME \
  11.     -e SW_OAP_ADDRESS="http://10.1.172.136:12800" \
  12.     -p 8080:8080 \
  13.     --detach \
  14.     --restart always \
  15.     apache/skywalking-ui:8.7.0

上述，我们让容器直接使用了Host Net：10.1.172.136。

下一步，我们下载最新版的Java Agent，其支持的框架可以在这里)查看。

解压后，我们直接使用java命令行运行：

  1. java -javaagent:./skywalking-agent/skywalking-agent.jar -Dskywalking.agent.service_name=homs-start -Dskywalking.collector.backend_service=10.1.172.136:11800 -jar ./homs-start-0.0.1-SNAPSHOT.jar

如上所示：

  • 服务名字：homs-start

  • SkyWalking后台服务地址：10.1.172.136:11800

启动成功后，我们尝试访问端口：

  1. curl "127.0.0.1:8080"

查看SkyWalking的UI，可以发现，已经统计到了链路追踪！

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Kubernets中部署SkyWalking

在Kubernets环境中，我们倾向只部署无状态服务，以便拓展。

而对于SkyWaling Server这种服务，会占用较大性能，且没有太多需要扩展的场景，因此我们维持其外部部署方式，不上k8s。

回顾下之前的内容，我们的homs-start是通过Docker镜像的方式启动的Pod和Deployment。

我们需要对其进行改造，添加initContainer，注入Java Agent：

  1. apiVersion: apps/v1
  2. kind: Deployment
  3. metadata:
  4.   name: homs-start-deployment
  5.   labels:
  6.     app: homs-start
  7. spec:
  8.   selector:
  9.     matchLabels:
  10.       app: homs-start
  11.   replicas: 1
  12.   strategy:
  13.     type: RollingUpdate
  14.   template:
  15.     metadata:
  16.       labels:
  17.         app: homs-start
  18.     spec:
  19.       volumes:
  20.         - name: skywalking-agent
  21.           emptyDir: {}
  22.       containers:
  23.         - name: homs-start-server
  24.           image: coder4/homs-start:107
  25.           ports:
  26.             - containerPort: 8080
  27.           volumeMounts:
  28.             - name: skywalking-agent
  29.               mountPath: /skywalking
  30.           env:
  31.             - name: JAVA_TOOL_OPTIONS
  32.               value: -javaagent:/skywalking/agent/skywalking-agent.jar
  33.             - name: SW_AGENT_NAME
  34.               value: homs-start
  35.             - name: SW_AGENT_COLLECTOR_BACKEND_SERVICES
  36.               value: 10.1.172.136:11800
  37.           resources:
  38.             requests:
  39.               memory: 500Mi
  40.       initContainers:
  41.         - name: agent-container
  42.           image: apache/skywalking-java-agent:8.8.0-java8
  43.           volumeMounts:
  44.             - name: skywalking-agent
  45.               mountPath: /agent
  46.           command: [ "/bin/sh" ]
  47.           args: [ "-c", "cp -R /skywalking/agent /agent/" ]

如上所示：

  • 这里我们没有额外制作agent的镜像，而是使用了官方的最新版

  • 我们添加了全局的临时Volume：skywalking-agent

  • 添加了initContainer：agent-container，主要负责启动时拷贝agent的jar包

  • 在启动homs-start-server时需要设定一些环境变量参数

启动成功后，我们尝试登录minikube访问服务：

  1. minikube ssh                                                                                         
  2. Last login: Tue Nov 16 07:54:28 2021 from 192.168.49.1
  3. docker@minikube:~$ curl "172.17.0.3:8080"
  4. {"timestamp":"2021-11-16T07:55:08.669+00:00","status":404,"error":"Not Found","path":"/"}

然后查看SkyWalking的UI，也能成功记录到最新追踪请求！

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至此，我们已经搭建了最基本的链路追踪系统，其还有很大的优化空间：

  • 官方agent镜像中包含了全量插件，你应当根据实际需要剪裁

  • 微服务中会有某些缺乏Agent插件的场景，需要自行定制插件

  • 不仅agent，服务的jar包其实也是可以通过initContainer来拷贝的，这可以进一步压缩镜像体积。

上述优化，做为课后作业，留给喜欢挑战的你吧：-）