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链路追踪

问题​

微服务架构中如何实现链路追踪？Spring Cloud 的链路追踪方案有哪些？

答案​

为什么需要链路追踪​

一次用户请求可能经过多个微服务。当出现性能问题或错误时，需要知道请求经过了哪些服务、每个环节耗时多少、在哪里出了问题。

核心概念​

概念说明
Trace一次完整的请求链路（全局唯一 TraceId）
Span链路中的一个操作单元（服务调用、数据库查询）
TraceId全局唯一标识，贯穿整条调用链
SpanId当前操作的标识
ParentSpanId父操作标识（用于构建调用树）

Spring Cloud 链路追踪方案​

方案说明状态
Spring Cloud SleuthSpring 官方，自动埋点已废弃（2022.x 后移除）
Micrometer TracingSleuth 的继任者，Spring Boot 3 标准推荐
SkyWalkingApache 开源，Java Agent 无侵入生产广泛使用
ZipkinTwitter 开源，轻量级适合小型项目
JaegerUber 开源，云原生CNCF 毕业项目

Micrometer Tracing + Zipkin​

pom.xml
<!-- Micrometer Tracing（Bridge 选择 Brave 或 OpenTelemetry）-->
<dependency>
    <groupId>io.micrometer</groupId>
    <artifactId>micrometer-tracing-bridge-brave</artifactId>
</dependency>
<!-- Zipkin 上报 -->
<dependency>
    <groupId>io.zipkin.reporter2</groupId>
    <artifactId>zipkin-reporter-brave</artifactId>
</dependency>
application.yml
management:
  tracing:
    sampling:
      probability: 1.0    # 采样率（1.0 = 100%，生产建议 0.1）
  zipkin:
    tracing:
      endpoint: http://localhost:9411/api/v2/spans

logging:
  pattern:
    # 日志中自动包含 traceId 和 spanId
    level: "%5p [${spring.application.name},%X{traceId},%X{spanId}]"

日志输出示例：

INFO [order-service,abc123def456,s2a3b4c5] c.e.OrderController : 创建订单
INFO [user-service,abc123def456,s6d7e8f9] c.e.UserController  : 查询用户

SkyWalking（无侵入方案）​

SkyWalking 通过 Java Agent 字节码增强，无需修改任何代码：

# 启动时添加 Agent
java -javaagent:/path/to/skywalking-agent.jar \
  -Dskywalking.agent.service_name=order-service \
  -Dskywalking.collector.backend_service=localhost:11800 \
  -jar app.jar

链路追踪架构​

TraceId 传递机制​

链路追踪的关键是 TraceId 需要在服务间传递：

调用方式传递方式
HTTP（Feign/RestTemplate）通过 HTTP Header（X-B3-TraceId）
消息队列（Kafka/RabbitMQ）通过消息 Header
线程池/异步需要特殊处理（装饰器包装）
异步调用的链路丢失

默认情况下 TraceId 存储在 ThreadLocal 中，跨线程（线程池、@Async）时会丢失。解决方案：

  • 使用增强的 TaskDecorator 传递上下文
  • SkyWalking Agent 自动处理
  • Micrometer Tracing 提供 ContextExecutorService

常见面试问题​

Q1: 链路追踪的原理？​

答案：

核心原理是上下文传播。入口服务生成全局唯一的 TraceId，每个服务调用创建一个 Span（包含 SpanId、ParentSpanId、耗时等信息）。TraceId 通过 HTTP Header 或消息 Header 传递给下游服务。各服务将 Span 数据异步上报到收集器，最终在可视化面板上还原完整调用链。

Q2: Sleuth 和 Micrometer Tracing 的关系？​

答案：

Spring Cloud Sleuth 是 Spring Cloud 2022.x 之前的链路追踪方案。从 Spring Boot 3 开始，Sleuth 被 Micrometer Tracing 取代。Micrometer Tracing 是更通用的追踪门面，支持 Brave（Zipkin）和 OpenTelemetry 两种追踪实现，API 更标准化。

Q3: 采样率如何设置？​

答案：

生产环境不建议 100% 采样（性能开销大），一般设置 10%~20%。对于关键业务（支付、下单）可以提高采样率。通过 management.tracing.sampling.probability 配置。也可以使用自定义采样器（如异常请求 100% 采样）。

Q4: SkyWalking 和 Zipkin 怎么选？​

答案：

  • Zipkin：轻量级，学习成本低，适合小型项目或 Spring Cloud 全家桶
  • SkyWalking：功能丰富（链路、指标、日志、告警），Java Agent 无侵入，支持更多语言，适合大型生产环境

如果已经使用 Spring Cloud 全家桶，Zipkin 更轻量；如果需要全面的 APM 方案，选 SkyWalking。

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