OpenTelemetry

分布式链路跟踪（ Distributed Tracing ）的概念最早是由Google提出来的，发展至今技术已经比较成熟，也是有一些协议标准可以参考。目前在Tracing技术这块比较有影响力的是两大开源技术框架：Netflix公司开源的OpenTracing和Google开源的OpenCensus。两大框架都拥有比较高的开发者群体。为形成统一的技术标准，两大框架最终磨合成立了OpenTelemetry项目，简称otel。具体可以参考：

因此，我们的Tracing技术方案以OpenTelemetry为实施标准，协议标准的一些Golang实现开源项目：

其他第三方的框架和系统（如Jaeger/Prometheus/Grafana等）也会按照标准化的规范来对接OpenTelemetry，使得系统的开发和维护成本大大降低。

重要概念

我们先看看OpenTelemetry的架构图，我们这里不会完整介绍，只会介绍其中大家常用的几个概念。关于OpenTelemetry的内部技术架构设计介绍，可以参考 OpenTelemetry架构，关于语义约定请参考：https://github.com/open-telemetry/opentelemetry-specification/blob/main/specification/trace/api.md

TracerProvider

主要负责创建Tracer，一般是需要第三方的分布式链路跟踪管理平台提供具体的实现。默认情况是一个空的TracerProvider (NoopTracerProvider)，虽然也能创建Tracer但是内部其实不会执行具体的数据流传输逻辑。

Tracer

Tracer表示一次完整的追踪链路，tracer由一个或多个span组成。下图示例表示了一个由8个span组成的tracer:

        [Span A]  ←←←(the root span)
            |
     +------+------+
     |             |
 [Span B]      [Span C] ←←←(Span C is a `ChildOf` Span A)
     |             |
 [Span D]      +---+-------+
               |           |
           [Span E]    [Span F] >>> [Span G] >>> [Span H]
                                       ↑
                                       ↑
                                       ↑
                         (Span G `FollowsFrom` Span F)

时间轴的展现方式会更容易理解：

––|–––––––|–––––––|–––––––|–––––––|–––––––|–––––––|–––––––|–> time
 [Span A···················································]
   [Span B··············································]
      [Span D··········································]
    [Span C········································]
         [Span E·······]        [Span F··] [Span G··] [Span H··]

我们通常通过以下方式创建一个Tracer：

gtrace.NewTracer(tracerName)

Span

Span是一条追踪链路中的基本组成要素，一个span表示一个独立的工作单元，比如可以表示一次函数调用，一次http请求等等。span会记录如下基本要素:

服务名称（operation name）
服务的开始时间和结束时间
K/V形式的Tags
K/V形式的Logs
SpanContext

Span是这么多对象中使用频率最高的，因此创建Span也非常简便，例如：

gtrace.NewSpan(ctx, spanName, opts...)

Attributes

Attributes以K/V键值对的形式保存用户自定义标签，主要用于链路追踪结果的查询过滤。例如： http.method="GET",http.status_code=200。其中key值必须为字符串，value必须是字符串，布尔型或者数值型。 span中的Attributes仅自己可见，不会随着 SpanContext传递给后续span。设置Attributes方式例如：

span.SetAttributes(
    label.String("http.remote", conn.RemoteAddr().String()),
    label.String("http.local", conn.LocalAddr().String()),
)

Events

Events与Attributes类似，也是K/V键值对形式。与Attributes不同的是，Events还会记录写入Events的时间，因此Events主要用于记录某些事件发生的时间。Events的key值同样必须为字符串，但对value类型则没有限制。例如：

span.AddEvent("http.request", trace.WithAttributes(
    label.Any("http.request.header", headers),
    label.Any("http.request.baggage", gtrace.GetBaggageMap(ctx)),
    label.String("http.request.body", bodyContent),
))

SpanContext

SpanContext携带着一些用于跨服务通信的（跨进程）数据，主要包含：

足够在系统中标识该span的信息，比如：span_id, trace_id。
Baggage - 为整条追踪连保存跨服务（跨进程）的K/V格式的用户自定义数据。Baggage 与 Attributes 类似，也是 K/V 键值对。与 Attributes 不同的是：
- 其key跟value都只能是字符串格式
- Baggage不仅当前span可见，其会随着SpanContext传递给后续所有的子span。要小心谨慎的使用Baggage - 因为在所有的span中传递这些K,V会带来不小的网络和CPU开销。

Propagator

Propagator传播器用于端对端的数据编码/解码，例如：Client到Server端的数据传输，TraceId、SpanId和Baggage也是需要通过传播器来管理数据传输。业务端开发者往往对Propagator无感知，只有中间件/拦截器的开发者需要知道它的作用。OpenTelemetry的标准协议实现库提供了常用的TextMapPropagator，用于常见的文本数据端到端传输。此外，为保证TextMapPropagator中的传输数据兼容性，不应当带有特殊字符，具体请参考：https://github.com/open-telemetry/opentelemetry-specification/blob/main/specification/context/api-propagators.md

GoFrame框架通过gtrace模块使用了以下传播器对象，并全局设置到了OpenTelemetry中：

// defaultTextMapPropagator is the default propagator for context propagation between peers.
defaultTextMapPropagator = propagation.NewCompositeTextMapPropagator(
    propagation.TraceContext{},
    propagation.Baggage{},
)

支持组件

GoFrame的核心组件都已经全面支持OpenTelemetry标准，并且自动开启了链路跟踪特性，开发者无需显示调用、使用无感知。在没有注入外部TracerProvider的情况下，框架会使用默认的TracerProvider，该TracerProvider只会自动创建TraceID及SpanID，以便打通请求日志的链路，并不会执行复杂逻辑。

包括但不限于以下核心组件：

自动支持链路跟踪特性的组件	组件名	描述
`HTTP Client`	`gclient`	`HTTP`客户端自动启用了链路跟踪特性，具体使用示例请参考后续示例章节。
`Http Server`	`ghttp`	`HTTP`服务端自动启用了链路跟踪特性，具体使用示例请参考后续示例章节。
`gRPC Client`	`contrib/rpc/grpcx`	`gRPC`客户端自动启用了链路跟踪特性，具体使用示例请参考后续示例章节。
`gRPC Server`	`contrib/rpc/grpcx`	`gRPC`服务端自动启用了链路跟踪特性，具体使用示例请参考后续示例章节。
`Logging`	`glog`	日志内容中需要注入当前请求的`TraceId`，以方便通过日志快速查找定位问题点。该特性是由`glog`组件实现，这需要开发者在输出日志的时候调用`Ctx`链式操作方法将`context.Context`上下文变量传递到当前输出日志操作链路中，没有传递`context.Context`上下文变量，就会丢失日志内容中的`TraceId`。
`ORM`	`gdb`	数据库的执行是很重要的链路环节，`Orm`组件需要将自身的执行情况投递到链路中，作为执行链路的一部分。
`NoSQL Redis`	`gredis`	`Redis`的执行也是很重要的链路环节，`Redis`需要将自身的执行情况投递到链路中，作为执行链路的一部分。
`Utils`	`gtrace`	对于`Tracing`特性的管理需要做一定的封装，主要考虑的是可扩展性和易用性两方面。该封装由`gtrace`模块实现，文档地址：https://pkg.go.dev/github.com/gogf/gf/v2/net/gtrace

链路跟踪-背景知识