微服务分布式架构实现日志链路跟踪的方法

Logback 背景

Logback是由log4j创始人设计的另一个开源日志组件,官方网站：http://logback.qos.ch。它当前分为下面下个模块：

• logback-core：其它两个模块的基础模块
• logback-classic：它是log4j的一个改良版本，同时它完整实现了slf4j API使你可以很方便地更换成其它日志系统如log4j或JDK14 Logging
• logback-access：访问模块与Servlet容器集成提供通过Http来访问日志的功能

普通debug日志

SQL执行日志

Logback 配置案例

日志级别排序为：TRACE < DEBUG < INFO < WARN < ERROR

• %d：表示日期
• %n：换行
• %thread：表示线程名
• %level：日志级别
• %msg：日志消息
• %file：表示文件名
• %class：表示文件名
• %logger：Java类名（含包名，这里设定了36位，若超过36位，包名会精简为类似a.b.c.JavaBean)
• %line：Java类的行号

注意：

%-4relative %d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread][%X{TRACE_ID}] %-5level %logger{100}.%M\(%line\) - %msg%n

在logback中,％relative表示自应用程序启动以来打印相对时间戳(以毫秒为单位). ％-4只是元素的对齐方式.

案例

3452487 2021-08-03 15:19:36.940 [thread-monitor-daemon][] WARN  com.xxxx.common.util.MonitorLogger.warn(27) - 发现超时线程notify-replay-consumer...

由于案例中是守护线程thread-monitor-daemon，所以不记录链路ID。

对在系统设计的时候对于线程的命名规范也是有约束的

这里就不做详细展开后续有机会会分享。
回归正题比如下面的例子中记录了请求的链路ID

19006989 2021-08-04 22:35:25.776 [http-nio-0.0.0.0-8010-exec-10][1fc8pebmgwukw863w2p342rp2936a3r157w0:0:] INFO  com.xxx.framework.eureka.core.listener.EurekaStateChangeListener.listen(58) - 服务实例[XX-PAAS]注册成功,当前服务器已注册服务实例数量[3]

对于上图中显示的系统启动时间、当前时间、当前线程、对应路径按照logback官方配置就可以逐步完善对于的日志信息，但是对于链路ID的生成写入就需要特殊处理。

链路ID设计

对于链路追踪设计我个人比较喜欢两种方案

第一种

在每一次请求中链路编号（traceId）、单元编号（spanId）都是通过HttpHeader的方式进行传递，日志的起始位置会主动生成traceId、spanId，而起始位置的Parent SpanId则是不存在的，值为null。

这样每次通过restTemplate、Openfeign的形式访问其他服务的接口时，就会携带起始位置生成的traceId、spanId到下一个服务单元。

第二种

在每一次请求中链路编号（traceId），没经过一次微服务对于深度(Deep)加1

public static class ThreadTraceListener implements ThreadListener {
    @Override
    public void onThreadBegin(HttpServletRequest request) {
      String traceToken = ThreadLocalUtil.getTranVar(TRACE_ID);
      String fromServer = ThreadLocalUtil.getTranVar(FROM_SERVER);
      int deep;
      String traceId;
      if (StringUtils.isBlank(traceToken)) {
        traceId = IDGenerator.generateID();
        deep = 0;
        traceToken = StringHelper.join(traceId, ":0");
      } else {
        int index = traceToken.lastIndexOf(':');
        traceId = traceToken.substring(0, index);
        deep = Integer.valueOf(traceToken.substring(index + 1));
      }
      ThreadLocalUtil.setLocalVar(TRACE_ID, traceId);
      ThreadLocalUtil.setLocalVar(TRACE_DEEP, deep);
      ThreadLocalUtil.setTranVar(TRACE_ID, StringHelper.join(traceId, ":", deep + 1));
      ThreadLocalUtil.setLocalVar(FROM_SERVER, fromServer);
      ThreadLocalUtil.setTranVar(FROM_SERVER, getCurrentServer());
      MDC.put(TRACE_ID, StringHelper.join(traceToken, ":", fromServer));
    }

    @Override
    public void onThreadEnd(HttpServletRequest request) {
      MDC.remove(TRACE_ID);
    }
  }

针对请求拦截

protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request,
      HttpServletResponse response,
      FilterChain chain) throws ServletException, IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    // 从Header中装载传递过来的变量
    Map<String, Object> tranVar = new HashMap<String, Object>();
    Enumeration<String> headers = request.getHeaderNames();
    while (headers.hasMoreElements()) {
      String key = headers.nextElement();
      if (!StringUtils.isEmpty(key)
          && key.startsWith(ThreadLocalUtil.TRAN_PREFIX)) {
        tranVar.put(key.substring(ThreadLocalUtil.TRAN_PREFIX.length()),
            request.getHeader(key));
      }
    }
    ThreadLocalHolder.begin(tranVar, request);
    try {
      if (isGateway) {
        response.addHeader("X-TRACE-ID", TraceUtil.getTraceId());
      }
      // 检查RPC调用深度
      checkRpcDeep(request, response);
      // 业务处理
      chain.doFilter(request, response);
      // 记录RPC调用次数
      logRpcCount(request, response);
    } catch (Throwable ex) {
      // 错误处理
      Response<?> result = ExceptionUtil.toResponse(ex);
      Determine determine = ExceptionUtil.determineType(ex);
      ExceptionUtil.doLog(result, determine.getStatus(), ex);
      response.setStatus(determine.getStatus().value());
      response.setCharacterEncoding("UTF-8");
      response.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8_VALUE);
      response.getWriter().write(JsonUtil.toJsonString(result));
    } finally {
      try {
        doMonitor(request, response, startTime);
        if (TraceUtil.isTraceLoggerOn()) {
          log.warn(StringHelper.join(
              "TRACE-HTTP-", request.getMethod(),
              " URI:", request.getRequestURI(),
              ", dt:", System.currentTimeMillis() - startTime,
              ", rpc:", TraceUtil.getRpcCount(),
              ", status:", response.getStatus()));
        } else if (log.isTraceEnabled()) {
          log.trace(StringHelper.join(request.getMethod(),
              " URI:", request.getRequestURI(),
              ", dt:", System.currentTimeMillis() - startTime,
              ", rpc:", TraceUtil.getRpcCount(),
              ", status:", response.getStatus()));
        }
      } finally {
        ThreadLocalHolder.end(request);
      }
    }
}

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