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Zipkin 数据模型

介绍​

Zipkin是一个开源的分布式追踪系统，用于收集、存储和可视化微服务架构中的请求链路数据。其核心是数据模型，它定义了如何表示和存储追踪信息。理解这些模型是使用Zipkin的基础。

Zipkin数据模型主要由以下几个关键部分组成：

  • Span：基本工作单元
  • Trace：关联Span的调用树
  • Annotation和Tag：附加的上下文信息

Span：追踪的基本单元​

一个Span代表系统中一个独立的工作单元，例如一次RPC调用或数据库查询。每个Span包含以下关键字段：

{
  "id": "123456",
  "traceId": "abcdef",
  "name": "get-user-data",
  "parentId": "654321",
  "timestamp": 1620000000000,
  "duration": 15000,
  "kind": "SERVER",
  "localEndpoint": {
    "serviceName": "user-service",
    "ipv4": "192.168.1.1"
  }
}
字段说明
  • id：Span的唯一标识符
  • traceId：所属Trace的唯一ID
  • name：操作名称（如HTTP路由）
  • parentId：父Span的ID（根Span没有此字段）
  • timestamp：开始时间戳（微秒）
  • duration：持续时间（微秒）
  • kind：Span类型（CLIENT/SERVER/PRODUCER/CONSUMER）

Trace：调用链视图​

Trace是由多个Span组成的调用树，表示一个完整请求的端到端路径。例如：

上图中每个节点都是一个Span，箭头表示调用关系。Zipkin会自动将这些Span组装成完整的Trace视图。

Annotation与Tag​

Annotation（时间点事件）​

记录Span生命周期中的特定时刻，例如：

{
  "timestamp": 1620000000500,
  "value": "sr",
  "endpoint": {
    "serviceName": "user-service",
    "ipv4": "192.168.1.1"
  }
}

常见值：

  • cs：Client Send（客户端发起请求）
  • sr：Server Receive（服务端收到请求）
  • ss：Server Send（服务端发送响应）
  • cr：Client Receive（客户端收到响应）

Tag（键值对元数据）​

附加的业务上下文信息，例如：

{
  "key": "http.status_code",
  "value": "200"
}

实际案例​

假设一个电商系统的下单流程涉及三个服务：

  1. Order Service 接收请求
  2. 调用 Inventory Service 检查库存
  3. 调用 Payment Service 处理支付

对应的Zipkin数据可能如下：

[
  {
    "traceId": "abc123",
    "id": "span1",
    "name": "POST /orders",
    "kind": "SERVER",
    "timestamp": 1620000000000,
    "duration": 50000,
    "localEndpoint": {"serviceName": "order-service"},
    "tags": {"http.method": "POST", "http.path": "/orders"}
  },
  {
    "traceId": "abc123",
    "id": "span2",
    "parentId": "span1",
    "name": "GET /inventory",
    "kind": "CLIENT",
    "timestamp": 1620000001000,
    "duration": 10000,
    "localEndpoint": {"serviceName": "order-service"},
    "tags": {"http.method": "GET"}
  }
]
实际应用场景
  • 性能分析：通过Span持续时间识别慢请求
  • 错误诊断：通过Tag中的error=true定位故障点
  • 依赖分析：通过Trace可视化发现服务依赖关系

总结​

Zipkin数据模型的核心要点：

  1. Span是基本单元，包含操作详情和时间信息
  2. Trace通过父子关系组织Span，形成完整调用链
  3. Annotation标记关键时间点，Tag添加业务上下文

扩展练习​

  1. 尝试手动构造一个包含3个Span的Trace JSON
  2. 在你的开发环境中安装Zipkin，并发送示例数据
  3. 比较Zipkin数据模型与其他追踪系统（如Jaeger）的差异

附加资源​