「Spring Cloud Alibaba in Action」シリーズの前回の記事では、ユーザーマイクロサービス、商品マイクロサービス、注文マイクロサービス間のリモート呼び出しを実装し、これらのサービス呼び出しの負荷分散を実現しました。また、AlibabaのオープンソースSentinelをベースにしたサービスにレート制限とフォールトトレランスを実装し、Sentinelのコアテクノロジーと構成ルールについて詳細に紹介しました。

このセクションでは、サービスゲートウェイの概要とSpring Cloud Gatewayのコアアーキテクチャについて簡潔に説明します。また、Spring Cloud Gatewayをプロジェクトに統合してバックエンドのマイクロサービスへのアクセスを可能にする方法についても説明します。さらに、SentinelをSpring Cloud Gatewayに統合してレート制限機能を実装する方法についても説明します。Spring Cloud Gatewayのコアテクノロジーについては、分散トレースのセクションで詳しく説明します。分散トレースのセクションでは、まず分散トレースのテクノロジーとソリューションについて簡単に紹介し、次にSleuthをプロジェクトに統合して分散トレースを実装しました。

この章の概要

この章の概要

分散トレースにSleuthを統合する際、システムコールチェーンを把握するためにログに依存していました。これは完璧な解決策ではありません。システムに含まれるマイクロサービスが増えるにつれて、ログを介した呼び出しの分析は非常に複雑になり、実際のプロジェクトでは非現実的になります。この場合、SleuthとZipKinを統合し、ZipKinを使用してログを集約し、トレースログを視覚化し、全文検索をサポートすることができます。

ZipKin コアアーキテクチャ

ZipkinはTwitter発のオープンソースプロジェクトです。Google Dapperの論文に基づいており、マイクロサービスの動作中にリアルタイムのリンクデータを収集・表示できます。

ZipKinの概要

Zipkinは、マイクロサービスの運用中にリアルタイムのコールチェーン情報を収集し、開発者が分析できるようにWebインターフェース上に表示できる分散型コールトレーシングシステムです。開発者はZipkinからコールチェーンのパフォーマンスボトルネックを分析し、問題のあるアプリケーションを特定し、問題の箇所を特定して解決することができます。

ZipKin コアアーキテクチャ

ZipKin のコア アーキテクチャ図を以下に示します。

注: 画像ソース: zipkin.io/pages/architecture.html

ZipKin コア コンポーネントの機能は次のとおりです。

• レポーター:主に特定のマイクロサービス アプリケーションで構成されるリンク データを報告する ZipKin 内のモジュール。
• トランスポート: ZipKin 内のリンクデータを転送するためのモジュール。このモジュールは、Kafka、RocketMQ、RabbitMQ などに設定できます。
• Collector: ZipKin 内のトレースデータを収集・利用するモジュールです。デフォルトでは HTTP プロトコル経由でデータを収集しますが、Kafka からデータを利用するように設定することもできます。
• ストレージ: ZipKin 内のリンクデータを保存するモジュールです。このモジュールは、ElasticSearch、Cassandra、または MySQL で設定できます。現在、ZipKin はこれら 3 つのデータ永続化方法をサポートしています。
• API: ZipKinのAPIコンポーネントは、主に外部アクセスインターフェースを提供するために使用されます。例えば、追跡情報をクライアントに表示したり、監視のために外部システムに公開したりできます。
• UI: ZipKinのUIコンポーネントは、APIコンポーネント上に構築された高レベルアプリケーションです。このUIコンポーネントを通じて、ユーザーは追跡情報を簡単に直感的に照会・分析できます。

Zipkinは一般的に、ZipkinサーバーとZipkinクライアントの2つのエンドに分かれています。クライアントは主にマイクロサービスアプリケーション内で構成され、マイクロサービス内のコールチェーン情報を収集し、そのデータをZipkinサーバーに送信します。

プロジェクト統合 ZipKin

Zipkinは一般的にサーバーとクライアントに分かれています。ZipkinサーバーのJARファイルをダウンロードして起動し、Zipkinクライアントをマイクロサービスに統合する必要があります。

ZipKin サーバーをダウンロードしてインストールします。

(1) ZipKinサーバーのJARファイルをダウンロードします。ブラウザに以下のリンクを直接入力してダウンロードすることもできます。

 https://search.maven.org/remote_content?g=io.zipkin.java&a=zipkin-server&v=LATEST&c=exec

Linux オペレーティング システムを使用している場合は、コマンド ラインに次のコマンドを入力してダウンロードすることもできます。

 wget https://search.maven.org/remote_content?g=io.zipkin.java&a=zipkin-server&v=LATEST&c=exec

ここで、ブラウザ経由でダウンロードした ZipKin サーバー JAR ファイルは、zipkin-server-2.12.9-exec.jar です。

（2）コマンドラインに次のコマンドを入力して、ZipKinサーバーを起動します。

 java - jar zipkin - サーバー- 2.12.9 - exec.jar

(3) ZipKin サーバーは起動時にデフォルトでポート 9411 をリッスンするため、以下に示すように、ブラウザーに http://localhost:9411 と入力すると、ZipKin インターフェイスを開くことができます。

ブラウザに http://localhost:9411 と入力してページを開くことができれば、ZipKin サーバーが準備完了であることを意味します。

プロジェクトはZipKinクライアントを統合

（1）以下に示すように、各マイクロサービス（ユーザーマイクロサービスshop-user、製品マイクロサービスshop-product、注文マイクロサービスshop-order、ゲートウェイサービスshop-gateway）にZipKin依存関係を追加します。

 <依存関係>
 <グループID > org.springframework.cloud < / グループID >
 <artifactId> スプリング- クラウド- スターター- ジップキン< / アーティファクトId >
 < 依存関係>

（2）ゲートウェイサービスshop-gatewayのapplication.ymlファイルに次の設定を追加します。

 春：
 探偵
サンプラー:
 確率： 1.0
 ジプキン
ベース- URL : http://127.0.0.1:9411
 検出- クライアント- 有効: false

各構成の説明を以下に示します。

• spring.sleuth.sampler.probability: Sleuth がサンプリングするサンプルの割合を表します。
• spring.zipkin.base-url: ZipKin サーバーのアドレス。
• spring.zipkin.discovery-client-enabled: これを false に設定すると、Nacos はこれをサービス名ではなく URL として扱うようになります。

（3）ユーザーマイクロサービス、製品マイクロサービス、注文マイクロサービス、サービスゲートウェイをそれぞれ起動し、以下に示すように、ブラウザでリンクhttp://localhost:10001/server-order/order/submit_order?userId=1001&productId=1001&count=1にアクセスします。

(4) 以下に示すように、Zipkin インターフェースの検索ボタンをクリックします。

クリック後のインターフェースを以下に示します。

ご覧のとおり、検索ボタンをクリックすると、ゲートウェイ サービス server-gateway に 63.190 ミリ秒、注文マイクロサービス server-order に 53.101 ミリ秒、ユーザー マイクロサービス server-user に 14.640 ミリ秒、製品マイクロサービス server-product に 10.941 ミリ秒かかったというリクエスト チェーンが表示されます。

(5) 以下に示すように、ZipKinインターフェースに表示される呼び出しチェーンを開きます。

クリック後のインターフェースを以下に示します。

通話のアクセス チェーン全体を非常に明確に確認できます。

特定のノードをクリックして、詳細な通話情報を表示することもできます。

たとえば、ゲートウェイ マイクロサービスをクリックして、ゲートウェイの特定のリンクを表示すると、次のようになります。

クリック後の結果は以下に表示されます。

次に、以下に示すように、注文マイクロサービスの特定の呼び出しチェーン情報を調べてみましょう。

クリック後の結果は以下に表示されます。

ご覧のとおり、ZipKin を使用すると、サービスの呼び出しチェーンと特定のマイクロサービスの呼び出しステータスを表示できます。ZipKin を使用することで、システムの呼び出しチェーンを分析し、システムのボトルネックを特定し、ターゲットを絞った最適化を実行できます。

さらに、ZipKin は、次に示すように、システム コール チェーンの JSON データのダウンロードもサポートしています。

以下は JSON ボタンをクリックした後の結果です。

表示される JSON データを以下に示します。

 [
 [
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「親ID」 : 「3f01ba499fac4ce9」 、
 「id」 : 「5f0932b5d06fe757」 、
 「種類」 : 「サーバー」 、
 「名前」 : 「/get/{pid} を取得」 、
 「タイムスタンプ」 : 1652413758790051 、
 「期間」 : 10941
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "server-product" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「リモートエンドポイント」 : {
 IPv4 : 192.168.0.111
 「ポート」 : 54140
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/product/get/1001" ,
 "mvc.controller.class" : "ProductController" ,
 "mvc.controller.method" : "getProduct"
 },
 「共有」 ： true
 },
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「親ID」 : 「3f01ba499fac4ce9」 、
 「id」 : 「c020c7f6e0fa1604」 、
 「種類」 : 「サーバー」 、
 "name" : "/update_count/{pid}/{count} を取得" ,
 「タイムスタンプ」 : 1652413758808052 、
 「期間」 : 5614
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "server-product" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「リモートエンドポイント」 : {
 IPv4 : 192.168.0.111
 「ポート」 : 54140
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/product/update_count/1001/1" 、
 "mvc.controller.class" : "ProductController" ,
 "mvc.controller.method" : "updateCount"
 },
 「共有」 ： true
 },
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「親ID」 : 「9d244edbc1668d92」 、
 「id」 : 「3f01ba499fac4ce9」 、
 「種類」 : 「クライアント」 、
 「名前」 ： 「取得」 、
 「タイムスタンプ」 : 1652413758763816 、
 「期間」 : 54556
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "server-gateway" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「リモートエンドポイント」 : {
 IPv4 : 192.168.0.111
 「ポート」 : 8080
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/order/submit_order"
 }
 },
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「親ID」 : 「9d244edbc1668d92」 、
 「id」 : 「475ff483fb0973b1」 、
 「種類」 : 「クライアント」 、
 「名前」 ： 「取得」 、
 「タイムスタンプ」 : 1652413758759023 、
 「期間」 : 59621
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "server-gateway" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/order/submit_order"
 }
 },
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「id」 : 「9d244edbc1668d92」 、
 「種類」 : 「サーバー」 、
 「名前」 ： 「取得」 、
 「タイムスタンプ」 : 1652413758757034 、
 「期間」 : 63190
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "server-gateway" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「リモートエンドポイント」 : {
 IPv4 : 127.0.0.1
 「ポート」 : 54137
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/server-order/order/submit_order"
 }
 },
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「親ID」 : 「3f01ba499fac4ce9」 、
 「id」 : 「a048eda8d5fd3dc9」 、
 「種類」 : 「クライアント」 、
 「名前」 ： 「取得」 、
 「タイムスタンプ」 : 1652413758774201 、
 「期間」 : 12054
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "server-order" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/user/get/1001"
 }
 },
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「親ID」 : 「3f01ba499fac4ce9」 、
 「id」 : 「5f0932b5d06fe757」 、
 「種類」 : 「クライアント」 、
 「名前」 ： 「取得」 、
 「タイムスタンプ」 : 1652413758787924 、
 「期間」 : 12557
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "server-order" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/product/get/1001"
 }
 },
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「親ID」 : 「3f01ba499fac4ce9」 、
 「id」 : 「c020c7f6e0fa1604」 、
 「種類」 : 「クライアント」 、
 「名前」 ： 「取得」 、
 「タイムスタンプ」 : 1652413758805787 、
 「期間」 : 7031
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "server-order" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/product/update_count/1001/1"
 }
 },
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「親ID」 : 「9d244edbc1668d92」 、
 「id」 : 「3f01ba499fac4ce9」 、
 「種類」 : 「サーバー」 、
 「名前」 : 「get /submit_order」 、
 「タイムスタンプ」 : 1652413758765048 、
 「期間」 : 53101
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "server-order" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「リモートエンドポイント」 : {
 IPv4 : 127.0.0.1
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/order/submit_order" ,
 "mvc.controller.class" : "OrderController" ,
 "mvc.controller.method" : "submitOrder"
 },
 「共有」 ： true
 },
 {
 "traceId" : "9d244edbc1668d92" ,
 「親ID」 : 「3f01ba499fac4ce9」 、
 「id」 : 「a048eda8d5fd3dc9」 、
 「種類」 : 「サーバー」 、
 「名前」 : 「/get/{uid} を取得」 、
 「タイムスタンプ」 : 1652413758777073 、
 「期間」 : 14640
 「ローカルエンドポイント」 : {
 "serviceName" : "サーバーユーザー" ,
 IPv4 : 192.168.0.111
 },
 「リモートエンドポイント」 : {
 IPv4 : 192.168.0.111
 「ポート」 : 54139
 },
 「タグ」 : {
 "http.メソッド" : "GET"
 "http.path" : "/user/get/1001" ,
 "mvc.controller.class" : "UserController" ,
 "mvc.controller.method" : "getUser"
 },
 「共有」 ： true
 }
 ]
 ]

JSON データに基づいてシステムの呼び出しチェーンを分析することもできます。

ZipKin データの永続性

プロジェクトにZipKinを統合しましたが、ZipKinのデータは現在システムメモリに保存されています。ZipKinを再起動すると、このデータは失われます。どうすればデータ損失を防ぐことができますか？ZipKinは、Elasticsearch、Cassandra、またはMySQLにデータを保存することで、データ損失を防ぐデータ永続性をサポートしています。ここでは、MySQLとElasticsearchにデータを保存する方法に焦点を当てます。

ZipKin データの MySQL への永続化

(1) ZipkinデータをMySQLに保存するには、MySQLのデータテーブル構造を理解する必要があります。幸いなことに、ZipkinはMySQLスクリプトを提供しており、https://github.com/openzipkin/zipkin/tree/master/zipkin-storageからダウンロードできます。

もちろん、ダウンロードした MySQL スクリプトを、ゲートウェイ サービス shop-gateway のリソース ディレクトリの下の scripts ディレクトリに配置しました。

（2）以下に示すように、MySQLデータベースにzipkinという名前の新しいデータベースを作成します。

 zipkin が存在しない場合はデータベースを作成します。

(3) 新しく作成したデータベースzipkinでmysql.sqlスクリプトを実行します。スクリプト実行後の結果は以下になります。

ご覧のとおり、zipkin データベースに zipkin_annotations、zipkin_dependencies、zipkin_spans という 3 つの新しいテーブルが作成されています。

（4）ZipKinを起動するときに、以下のようにMySQLデータソースを指定します。

 java - jar zipkin - server - 2.12.9 - exec . jar -- STORAGE_TYPE = mysql -- MYSQL_HOST = 127.0 .0 .1 -- MYSQL_TCP_PORT = 3306 -- MYSQL_DB = zipkin -- MYSQL_USER = root -- MYSQL_PASS = root

(5) ZipKinを起動したら、ブラウザで以下のリンクhttp://localhost:10001/server-order/order/submit_order?userId=1001&productId=1001&count=1にアクセスします。

(6) zipkinデータベースのデータを確認すると、zipkin_annotationsテーブルとzipkin_spansテーブルにすでにシステムコールチェーンデータが含まれていることがわかりました。

以下は、zipkin_annotations テーブルの部分的なビューです。

以下は、zipkin_spans データ テーブルの部分的なビューです。

ご覧の通り、ZipKin はデータを MySQL に永続化しています。ZipKin を再起動すると、MySQL からデータが読み込まれ、データが失われることはありません。

ZipKinデータはElasticsearchに保存されます

(1) ElasticSearchの公式サイトからElasticSearchをダウンロードします。リンクは以下のとおりです。

https://www.elastic.co/cn/downloads/elasticsearch.

ここでダウンロードしたインストール パッケージは elasticsearch-8.2.0-windows-x86_64.zip です。

(2) elasticsearch-8.2.0-windows-x86_64.zipを解凍し、解凍したbinディレクトリ内のelasticsearch.batスクリプトを見つけてダブルクリックし、ElasticSearchを実行します。

（３）ZipKinサーバーを起動する際に、以下のようにElasticSearchを指定します。

 java - jar zipkin - server - 2.12 .9 - exec . jar -- STORAGE_TYPE = elasticsearch -- ESHOST = localhost : 9200

(4) ZipKinサーバーを起動した後、ブラウザでリンクhttp://localhost:10001/server-order/order/submit_order?userId=1001&productId=1001&count=1にアクセスします（以下を参照）。

ZipKin はリクエストのリンク情報を永続化するために Elasticsearch に保存します。