第二十三篇：Opentelemetry 上下文啟動

16th鐵人賽

Knut

團隊NUTC-IMAC-MASTER-24

2024-09-24 09:14:07

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昨日介紹了Opentelemetry 的元件以及基本上的流程，但是沒有提到這些元件是如何做到Trace。

Context propagation

這邊我簡單說一下做到Trace的概念，這個概念就是Context propagation(上下文傳播)。

那我們可以Context propagation拆成兩個概念來看，首先是Context(上下文)，我自己覺得可以用一句，曾經有人跟我說過的話來形容：「寫東西要有起、承、轉、合，要有上下文的概念」，假設你簡報上文在講可觀測性，你下一頁肯定是先說明這頁內容與上一頁可觀測性的關聯，因為為什麼，所以怎麼樣。不知道為什麼我在看到上下文傳播的時候，我總是會想起這句話。

如果你看不懂我的例子，那讓我們來看看官方的形容

例如，如果服務 A 呼叫服務 B，則服務 A 中 ID 位於上下文中的 Span 將用作服務 B 中建立的下一個 Span 的父 Span。中創建了Span，這意味著該Span 與服務A 中的Span 屬於同一追蹤的一部分。

其實就是讓上一個微服務紀錄的內容，可以接續往下繼續紀錄，形成一個完整的Trace。

這裡有提到Span我會在後面再詳細敘述，這裡暫時先不談。

Context

談完了Context(上下文)，接著來談談propagation(傳播)，從上面我舉的例子來說propagation就像是上文要接續下文的那段敘述，舉例來說：「因為可觀測性，而目前流行的可觀測性解決方案是Opentelemetry，所以我接下來要介紹Opentelemetry。」
如果沒有這段敘述就會變成，「因為可觀測性，所以我接下來要介紹Opentelemetry。」看起來就是沒頭沒尾的一句話。
如果你看不懂我的例子，那讓我們來看看官方的形容

傳播是在服務和processes之間移動上下文的機制。它序列化或反序列化上下文對象，並提供要從一個服務傳播到另一個服務的相關資訊。
傳播通常由檢測庫處理，並且對使用者是透明的。如果您需要手動傳播上下文，可以使用Propagators API。
OpenTelemetry 維護幾個官方傳播器。預設傳播器使用 W3C TraceContext規範指定的標頭。

簡單來說，上述我們提到Context(上下文)，是上一個微服務紀錄的內容，可以接續往下繼續紀錄，形成一個完整的Trace。那這件事情是誰做？就是propagation(傳播)。

Span & W3C TraceContext

簡單介紹完上下文傳播之後，我們回頭介紹一下，上述有提到但是沒有講的東西，就是「Span」以及傳播使用「W3C TraceContext的標頭」。

Span

先來談談什麼是Span，Span就像是紀錄一個動作、一筆資料，Trace是由多個Span而組成的。
老樣子看完我的形容，不如我們看看官方文件是怎麼形容的吧

Span 代表一個工作或操作單元。 Span 是 Traces 的一個區塊。在 OpenTelemetry 中，它們包含以下資訊

既然Span是在紀錄東西，會長什麼樣子呢？

Name
Parent span ID (empty for root spans)
Start and End Timestamps
Span Context
Attributes
Span Events
Span Links
Span Status

{
  "name": "/v1/sys/health",
  "context": {
    "trace_id": "7bba9f33312b3dbb8b2c2c62bb7abe2d",
    "span_id": "086e83747d0e381e"
  },
  "parent_id": "",
  "start_time": "2021-10-22 16:04:01.209458162 +0000 UTC",
  "end_time": "2021-10-22 16:04:01.209514132 +0000 UTC",
  "status_code": "STATUS_CODE_OK",
  "status_message": "",
  "attributes": {
    "net.transport": "IP.TCP",
    "net.peer.ip": "172.17.0.1",
    "net.peer.port": "51820",
    "net.host.ip": "10.177.2.152",
    "net.host.port": "26040",
    "http.method": "GET",
    "http.target": "/v1/sys/health",
    "http.server_name": "mortar-gateway",
    "http.route": "/v1/sys/health",
    "http.user_agent": "Consul Health Check",
    "http.scheme": "http",
    "http.host": "10.177.2.152:26040",
    "http.flavor": "1.1"
  },
  "events": [
    {
      "name": "",
      "message": "OK",
      "timestamp": "2021-10-22 16:04:01.209512872 +0000 UTC"
    }
  ]
}

那這個Span跟上下文有什麼關係呢？如果說Context propagation是一個機制、概念，那Trace、Span就是會使用到這個機制的角色。

再看一次文件怎麼說明上下文

例如，如果服務 A 呼叫服務 B，則服務 A 中 ID 位於上下文中的 Span 將用作服務 B 中建立的下一個 Span 的父 Span。中創建了Span，這意味著該Span 與服務A 中的Span 屬於同一追蹤的一部分。

A微服務上下文中的Span會作為B微服務Span的Parent Span再繼續往下，使整個Trace能夠完整。

所以我們可以看到，除了名稱、ID這種基本的訊息以外，其實比較特別的是Context、parent_id、attributes等，我們可以從Context得知trace_id、span_id，attributes包含有關Span的各種詳細資訊，走的協定、協定的版本、Server的host IP等

W3C TraceContext

那既然這個上下文傳播概念會隨著Trace、Span存在，而這兩個角色又要擁有這麼多資訊，為此定義一個標頭，好像也合情合理，有spec定義什麼都好說。

上下文會分成traceparent、tracestate兩個部分

我們直接來看看文件中是怎麼定義的

traceparent 是分佈式追蹤中用來追蹤單個請求的標識，它提供了請求在整個追蹤圖中的位置。具體而言，這些資訊會告訴我們當前的請求屬於哪一個「追蹤」以及它在這個追蹤中的哪個「span」（單個操作單元）。這個標準字段的格式是固定長度的，設計上是為了方便解析並提升性能。
tracestate 是 traceparent 的擴展，用來攜帶廠商特定的資訊，這些資訊通常以「名稱/值對」的形式表示。這一部分是可選的，且不同的追蹤提供商可以使用這部分來存儲自定義資料。

我們來看看 traceparent HTTP Header 都有些什麼
version
trace-id
parent-id
trace-flags

基本上不外乎就是Trace、Span有的東西，畢竟這些標頭資訊就是為這些角色所定義的，最後我們來看看如果我們將上述這些概念圖像化會長成什麼樣子

那大家可以從上圖看到，有一條「client」是最長的其實就是這筆「Trace」，那是由底下數個「Span」所組成，例如：/api 、 /authN 、 /payment Gateway等

今日做個總結

Context propagation(上下文傳播)就是A微服務上下文中的Span會作為B微服務Span的Parent Span再繼續往下，使整個Trace能夠完整。
Span 代表一個工作或操作單元，紀錄一個動作、一筆資料。
Trace是由多個Span而組成的。
因為上下文傳播，所以有規範定義標準的Header。