2.agent追踪 | 易学教程

所有的代码分析基于pinpoint 1.6.2

在上篇文章agent启动中最终分析到了织入部分，那么这里分析一下Trace部分。

一、入口

所有的trace的都从plugin进入，也就是说，如果对某个组件不支持的话，是不会进行trace的。

这里以jetty的plugin为例，当一个请求过来时，有类似如下拦截代码（后置拦截在后面）：

//前置拦截
public void before(Object target, Object[] args) {
    final Trace trace = createTrace(target, args);//创建trace
    SpanEventRecorder recorder = trace.traceBlockBegin();//开始trace
    recorder.recordServiceType(JettyConstants.JETTY_METHOD);//记录服务类型
}

下面先来看看前置拦截到底发生了什么，先看看createTrace代码：

final TraceId traceId = populateTraceIdFromRequest(request);//从请求中获取之前的trace
if (traceId != null) {
    final Trace trace = traceContext.continueTraceObject(traceId);//用之前的traceId，创建新的span
    return trace;
} else {
    final Trace trace = traceContext.newTraceObject();//创建新的trace
    return trace;
}

populateTraceIdFromRequest即如果header中存在Pinpoint-TraceID,Pinpoint-SpanID,Pinpoint-pSpanID等信息，则继续使用这些信息进行trace，否则认为时新的trace。

那么，traceContext.newTraceObject()是如何创建trace对象的。

二、创建trace对象

trace对象是由TraceContext创建的，TraceContext的实现为DefaultTraceContext，类图：
在这里插入图片描述

而具体的创建操作会委托给内部的TraceFactory：
在这里插入图片描述

1、TraceFactory

由于pinpoint配置相当灵活，一项配置往往有好多选项。

所以实际做事的TraceFactory会有好多不同的实现，如下：

在这里插入图片描述

这里来介绍一下各个子factory的实现：

DefaultBaseTraceFactory

默认实现类，后边进行详细讲解。
LoggingBaseTraceFactory

用于trace日志调试，如果DefaultBaseTraceFactory的日志级别设置为debug，则自动启用该类。

该类只用于每步trace的日志记录。
ActiveTraceFactory

用于实时活跃线程统计，其实内部统计的是活跃trace对象，因为一次trace完成，trace对象会被移除，所以，活跃trace对象可以看作是活跃线程（用于dashboard实时线程图展示）。
ThreadLocalTraceFactory

用于将trace对象绑定到当前thread上，便于往下一级调用传递。

这些factory子类使用装饰者模式来进行一级一级封装，从而实现不同的需求，代码如下：

public TraceFactory get() {
	BaseTraceFactory baseTraceFactory = new DefaultBaseTraceFactory(callStackFactory, storageFactory, sampler, traceIdFactory, idGenerator,
		asyncIdGenerator, spanFactory, recorderFactory);
	if (isDebugEnabled()) {//启用log相关
	    baseTraceFactory = LoggingBaseTraceFactory.wrap(baseTraceFactory);
	}
	TraceFactory traceFactory = new ThreadLocalTraceFactory(baseTraceFactory);
	if (this.activeTraceRepository != null) {//启用实时线程统计相关
	    this.logger.debug("enable ActiveTrace");
	    traceFactory = ActiveTraceFactory.wrap(traceFactory, this.activeTraceRepository);
	}
	return traceFactory;
}

2、创建过程

下面来看一下DefaultBaseTraceFactory的trace创建代码：

public Trace newTraceObject() {
    final boolean sampling = sampler.isSampling();//采样率校验
    if (sampling) {
        final Storage storage = storageFactory.createStorage();//创建存储对象
        final TraceId traceId = traceIdFactory.newTraceId();//创建trace id
        final long localTransactionId = traceId.getTransactionSequence();
        final Trace trace = new DefaultTrace(callStackFactory, storage, traceId, localTransactionId, asyncIdGenerator, true, spanFactory, recorderFactory);//创建trace
        return trace;
    } else {
        return newDisableTrace();
    }
}

首先需要检测采样率，具体计算如下：

public boolean isSampling() {
    int samplingCount = MathUtils.fastAbs(counter.getAndIncrement());
    int isSampling = samplingCount % samplingRate;
    return isSampling == 0;
}

创建Storage

创建TraceId

这个比较简单，只列出源码：

public TraceId newTraceId() {
    final long localTransactionId = idGenerator.nextTransactionId();
    final TraceId traceId = new DefaultTraceId(agentId, agentStartTime, localTransactionId);
    return traceId;
}

其中：

agentId就是启动时配置的
agentStartTime即jvm启动时间
localTransactionId是递增长整数

创建Trace

最后将这些对象组装为DefaultTrace对象。
简单的流程图如下：

在这里插入图片描述

三、trace开启

接着jetty plugin的前置拦截中的代码trace.traceBlockBegin()，那么它做了什么？看下代码：

public SpanEventRecorder traceBlockBegin() {
    return traceBlockBegin(-1);
}
public SpanEventRecorder traceBlockBegin(final int stackId) {
    final SpanEvent spanEvent = new SpanEvent(span);//创建SpanEvent对象
    spanEvent.markStartTime();//记录开始时间
    spanEvent.setStackId(stackId);
    callStack.push(spanEvent);//推送到栈中，并记录此时调用的深度
    return wrappedSpanEventRecorder(spanEvent);
}

这里一步一步来介绍：

SpanEvent

SpanEvent持有span对象，除此之外，它还有一些额外的信息来记录：
- span启动消耗的时间
- span结束消耗的时间
- stackId
- 参数
- 异常
- 。。。

Span

其创建代码如下：

public Span newSpan() {
    final Span span = new Span();
    span.setAgentId(agentId);
    span.setApplicationName(applicationName);
    span.setAgentStartTime(agentStartTime);
    span.setApplicationServiceType(applicationServiceType.getCode());
    span.markBeforeTime();
    return span;
}

其中，创建时间使用的是系统时间。

CallStack

CallStack即为调用栈，其内部持有SpanEvent的数组。数组默认配置的最大长度为profiler.callstack.max.depth=64

四、trace结束

接着jetty中的后置拦截代码：

//后置拦截
public void after(Object target, Object[] args, Object result, Throwable throwable) {
    final Trace trace = traceContext.currentRawTraceObject();//从当前线程获取到trace对象
    try {
        SpanEventRecorder recorder = trace.currentSpanEventRecorder();//获取当前SpanEventRecorder
        final Request request = getRequest(args);
        final String parameters = getRequestParameter(request, 64, 512);
        if (parameters != null && parameters.length() > 0) {
            recorder.recordAttribute(AnnotationKey.HTTP_PARAM, parameters);//记录http参数
        }
        recorder.recordApi(methodDescriptor);//记录方法描述
        recorder.recordException(throwable);//记录异常
    } catch (Throwable th) {
        if (logger.isWarnEnabled()) {
            logger.warn("after. Caused:{}", th.getMessage(), th);
        }
    } finally {
        traceContext.removeTraceObject();//从各个子TraceFactory移除trace对象
        trace.traceBlockEnd();
        trace.close();
    }
}

这里这要说一下trace.traceBlockEnd(),其对应的源码如下：

public void traceBlockEnd() {
    traceBlockEnd(DEFAULT_STACKID);
}
public void traceBlockEnd(int stackId) {
    final SpanEvent spanEvent = callStack.pop();//从spanEvent栈中弹出首元素
    spanEvent.markAfterTime();//记录结束时间
    storage.store(spanEvent);//持久化
}

由于在三、trace开启和四、trace结束中涉及到很对对象和结构，这里用类图描述一下他们的关系：

在这里插入图片描述

DefaultTrace就是trace对象的默认实现
CallStack用于记录SpanEvent的调用栈
SpanEvent用于记录每次调用的参数，方法，耗时，深度等信息
Span：一次远程调用
BufferedStorage：默认20个SpanEvent发送一次
UdpDataSender：udp协议数据发送，默认数据缓存最大队列为5120。

看完上面的类关系图，依然有些模糊，这里再用一个具体的例子来说明一下他们的组织关系。

span代表一次rpc调用，上面的类主要为了记录这一次span中，发生了哪些事件。

例如假设有如下调用：

user -> jetty -> A(spring bean) -> B(spring bean)
                                -> C(spring bean)

pinpoint是怎么来处理的呢？

在这里插入图片描述

即线程按顺序调用到jetty,A,B,C，pinpoint会将其依次放入到CallStack中(执行trace.traceBlockBegin())，当方法执行完毕(调用trace.traceBlockEnd())，会从栈中弹出。

此时会产生几个SpanEvent，关于组织其调用关系属性有如下三个：

spanId：标志这个SpanEvent归属于哪个span
deepth：标志调用深度，即入栈时的当前数组下标
sequence：标志调用顺序

而对于例子中的几个SpanEvent其值时什么呢？

在这里插入图片描述

根据深度和顺序号，就很容易能够梳理出调用树了。

需要注意一点，上述SpanEvent B和C为什么深度一样？因为B和C是串行的两个方法，B调用完毕，会出栈，C入栈，所以C和B的深度是一样的。

五、跨Span追踪####

上面介绍了单个span内的追踪，跨span的话很简单，pinpoint架构里说的很明白了，如下图：

在这里插入图片描述

这里只是说明一下，以jetty代码为例：

private TraceId populateTraceIdFromRequest(Request request) {
    String transactionId = request.getHeader(Header.HTTP_TRACE_ID.toString());
    if (transactionId != null) {
        long parentSpanID = NumberUtils.parseLong(request.getHeader(Header.HTTP_PARENT_SPAN_ID.toString()), SpanId.NULL);
        long spanID = NumberUtils.parseLong(request.getHeader(Header.HTTP_SPAN_ID.toString()), SpanId.NULL);
        short flags = NumberUtils.parseShort(request.getHeader(Header.HTTP_FLAGS.toString()), (short) 0);
        final TraceId id = traceContext.createTraceId(transactionId, parentSpanID, spanID, flags);
        return id;
    } else {
        return null;
    }
}

即从http协议的header中获取transactionId，parentSpanID等关键信息，然后创建新的Trace。

当然不同的协议埋点不同，例如dubbo的代码：

String transactionId = invocation.getAttachment(DubboConstants.META_TRANSACTION_ID);
// If there's no trasanction id, a new trasaction begins here.
if (transactionId == null) {
    return traceContext.newTraceObject();
}
// otherwise, continue tracing with given data.
long parentSpanID = NumberUtils.parseLong(invocation.getAttachment(DubboConstants.META_PARENT_SPAN_ID), SpanId.NULL);
long spanID = NumberUtils.parseLong(invocation.getAttachment(DubboConstants.META_SPAN_ID), SpanId.NULL);

到这里，整个agent跟踪的代码分析完毕

来源：CSDN

作者：MQCloud

链接：https://blog.csdn.net/a417930422/article/details/103823464

标签

pinpoint