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SkyWalking Java 插件贡献实践

引言

《SkyWalking Java 插件贡献实践》:本文将基于SkyWalking 6.0.0-GA-SNAPSHOT版本,以编写Redis客户端Lettuce的SkyWalking Java Agent 插件为例,与大家分享我贡献PR的过程,希望对大家了解SkyWalking Java Agent插件有所帮助。

基础概念

OpenTracing和SkyWalking链路模块几个很重要的语义概念。

  • Span:可理解为一次方法调用,一个程序块的调用,或一次RPC/数据库访问。只要是一个具有完整时间周期的程序访问,都可以被认为是一个span。SkyWalking Span对象中的重要属性

    属性 名称 备注
    component 组件 插件的组件名称,如:Lettuce,详见:ComponentsDefine.Class。
    tag 标签 k-v结构,关键标签,key详见:Tags.Class。
    peer 对端资源 用于拓扑图,若DB组件,需记录集群信息。
    operationName 操作名称 若span=0,operationName将会搜索的下拉列表。
    layer 显示 在链路页显示,详见SpanLayer.Class。
  • Trace:调用链,通过归属于其的Span来隐性的定义。一条Trace可被认为是一个由多个Span组成的有向无环图(DAG图),在SkyWalking链路模块你可以看到,Trace又由多个归属于其的trace segment组成。

  • Trace segment:Segment是SkyWalking中的一个概念,它应该包括单个OS进程中每个请求的所有范围,通常是基于语言的单线程。由多个归属于本线程操作的Span组成。

核心API

跨进程ContextCarrier核心API

  • 为了实现分布式跟踪,需要绑定跨进程的跟踪,并且应该传播上下文 整个过程。 这就是ContextCarrier的职责。
  • 以下是实现有关跨进程传播的步骤:
    • 在客户端,创建一个新的空的ContextCarrier,将ContextCarrier所有信息放到HTTP heads、Dubbo attachments 或者Kafka messages。
    • 通过服务调用,将ContextCarrier传递到服务端。
    • 在服务端,在对应组件的heads、attachments或messages获取ContextCarrier所有消息。将服务端和客户端的链路信息绑定。

跨线程ContextSnapshot核心API

  • 除了跨进程,跨线程也是需要支持的,例如异步线程(内存中的消息队列)和批处理在Java中很常见,跨进程和跨线程十分相似,因为都是需要传播 上下文。 唯一的区别是,不需要跨线程序列化。
  • 以下是实现有关跨线程传播的步骤:
    • 使用ContextManager#capture获取ContextSnapshot对象。
    • 让子线程以任何方式,通过方法参数或由现有参数携带来访问ContextSnapshot。
    • 在子线程中使用ContextManager#continued。

详尽的核心API相关知识,可点击阅读 《插件开发指南-中文版本

插件实践

Lettuce操作redis代码

@PostMapping("/ping")
public String ping(HttpServletRequest request) throws ExecutionException, InterruptedException {
    RedisClient redisClient = RedisClient.create("redis://" + "127.0.0.1" + ":6379");
    StatefulRedisConnection<String, String> connection0 = redisClient.connect();
    RedisAsyncCommands<String, String> asyncCommands0 = connection0.async();
    AsyncCommand<String, String, String> future = (AsyncCommand<String, String, String>)asyncCommands0.set("key_a", "value_a");
    future.onComplete(s -> OkHttpClient.call("http://skywalking.apache.org"));
    future.get();
    connection0.close();
    redisClient.shutdown();
    return "pong";
}
复制代码

插件源码架构

Lettuce对Redis封装与Redisson Redisson 类似,目的均是实现简单易用,且无学习曲线的Java的Redis客户端。所以要是先对Redis操作的拦截,需要学习对应客户端的源码。

设计插件

Lettuce时序图
理解插件实现过程,找到最佳InterceptPoint位置是实现插件融入SkyWalking的核心所在。

代码实现

PR的url:Support lettuce plugin

实践中遇到的问题

  • 多线程编程使用debug断点会将链路变成同步,建议使用run模式增加log,或者远程debug来解决。
  • 多线程编程,需要使用跨线程ContextSnapshot核心API,否则链路会断裂。
  • CompleteableCommand.onComplete方法有时会同步执行,这个和内部机制有关,有时候不分离线程。
  • 插件编译版本若为1.7+,需要将插件放到可选插件中。因为sniffer支持的版本是1.6。

插件兼容

为了插件得到插件最终的兼容兼容版本,我们需要使用docker对所有插件版本的测试,具体步骤如下:

  • 编写测试用例:关于如何编写测试用例,请按照如何编写文档来实现。
  • 提供自动测试用例。 如:Redisson插件testcase
  • 确保本地几个流行的插件版本,在本地运行起来是和自己的预期是一致的。
  • 在提供自动测试用例并在CI中递交测试后,插件提交者会批准您的插件。
  • 最终得到完整的插件测试报告。

Pull Request

提交PR

提交PR的时候,需要简述自己对插件的设计,这样有助于与社区的贡献者讨论完成codereview。

申请自动化测试

测试用例编写完成后,可以申请自动化测试,在自己的PR中会生成插件兼容版本的报告。

插件文档

插件文档需要更新:Supported-list.md相关插件信息的支持。

插件如果为可选插件需要在agent-optional-plugins可选插件文档中增加对应的描述。

注释

Lettuce是一个完全无阻塞的Redis客户端,使用netty构建,提供反应,异步和同步数据访问。了解细节可点击阅读 lettuce.io;

OpenTracing是一个跨编程语言的标准,了解细节可点击阅读 《OpenTracing语义标准》;

span:org.apache.skywalking.apm.agent.core.context.trace.AbstractSpan接口定义了所有Span实现需要完成的方法;

Redisson是一个非常易用Java的Redis客户端, 它没有学习曲线,无需知道任何Redis命令即可开始使用它。了解细节可点击阅读 redisson.org;

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