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追踪中间件开发

介绍​

追踪中间件是Zipkin架构中的关键组件，它负责在服务间传递追踪上下文（如Trace ID、Span ID），并自动记录跨服务调用的时序数据。通过开发自定义中间件，您可以：

  1. 统一处理不同框架的追踪逻辑
  2. 添加业务特定的追踪标签
  3. 实现与现有系统的深度集成

基础概念​

追踪上下文传播​

Zipkin使用以下标准HTTP头传递上下文：

  • X-B3-TraceId：128位唯一追踪ID
  • X-B3-SpanId：当前工作单元ID
  • X-B3-ParentSpanId：父工作单元ID

开发实战​

示例：Python Flask中间件​

from flask import Flask, request
import requests
import uuid

app = Flask(__name__)

@app.before_request
def start_trace():
    # 从请求头获取或生成追踪上下文
    trace_id = request.headers.get('X-B3-TraceId', str(uuid.uuid4()))
    span_id = request.headers.get('X-B3-SpanId', str(uuid.uuid4().hex[:16]))
    
    # 存储到请求上下文中
    request.environ['zipkin.trace_id'] = trace_id
    request.environ['zipkin.span_id'] = span_id
    
    # 记录开始时间
    request.environ['zipkin.start_time'] = time.time()

@app.after_request
def end_trace(response):
    # 计算耗时
    duration = (time.time() - request.environ['zipkin.start_time']) * 1000
    
    # 发送数据到Zipkin
    zipkin_data = {
        "traceId": request.environ['zipkin.trace_id'],
        "id": request.environ['zipkin.span_id'],
        "name": request.path,
        "timestamp": int(request.environ['zipkin.start_time'] * 1000000),
        "duration": int(duration * 1000),
        "tags": {
            "http.method": request.method,
            "http.status_code": response.status_code
        }
    }
    requests.post("http://zipkin:9411/api/v2/spans", json=[zipkin_data])
    
    return response
HTTP头处理

对于下游服务调用，需要手动传递追踪头：

headers = {
    'X-B3-TraceId': request.environ['zipkin.trace_id'],
    'X-B3-SpanId': str(uuid.uuid4().hex[:16]),
    'X-B3-ParentSpanId': request.environ['zipkin.span_id']
}
requests.get("http://downstream/api", headers=headers)

高级功能​

自定义标签​

在中间件中添加业务相关标签：

zipkin_data["tags"].update({
    "user.id": current_user.id,
    "request.size": len(request.get_data()),
    "service.version": "1.2.0"
})

采样控制​

实现动态采样策略：

def should_sample(request):
    # 示例：对重要路径100%采样，其他10%
    if request.path.startswith('/api/vip/'):
        return True
    return random.random() < 0.1

实际案例​

电商系统追踪​

  1. 订单创建流程：
    • 前端 → 订单服务 → 库存服务 → 支付服务
  2. 关键标签： 
    tags = {
        "order.id": order_id,
        "payment.amount": amount,
        "inventory.items": json.dumps(items)
    }

错误诊断​

通过错误标签快速定位问题：

try:
    process_request()
except Exception as e:
    zipkin_data["tags"]["error"] = str(e)
    raise

总结​

关键要点：

  • 中间件负责上下文传播和数据收集
  • 必须正确处理HTTP追踪头
  • 自定义标签增强可观测性
  • 采样策略影响系统性能

延伸学习​

推荐练习：

  1. 为您的Web框架开发Zipkin中间件
  2. 添加自定义业务标签
  3. 实现基于QPS的动态采样

官方资源：