Dubbo透传traceId/logid的一种思路

前言:
　　随着dubbo的开源, 以及成为apache顶级项目. dubbo越来越受到国内java developer欢迎, 甚至成为服务化自治的首选方案. 随着微服务的流行, 如何跟踪整个调用链, 成了一个课题. 大家能够达成一致的思路, 在调用中添加traceId/logid信息, 至于如何实现, 各家都有自己的思路.
　　本文将对比几种方案, 重点讲解利用dubbo的自定义filter的机制, 来实现traceId/logid的透传.

方案一:
　　这个方案也是最直接的方法, 正如所谓所见即所得, 就是在dubbo的接口参数添加traceId/logid参数.
　　比如如下的sample代码:

@Getter
@Setter
class EchoReq {

    // *) 消息
    private String message;

    // *) 跟踪ID
    private String traceId;

}

// *) dubbo的接口定义
interface EchoService {

    String echo1(EchoReq req);

    String echo2(String message, String traceId);

}

　　相信大家一看就明白了其中的思路, 这种思路确实简单粗暴. 对于对于有洁癖的程序员而言, 在业务接口中, 生硬地添加traceId/logid, 显然破坏"无侵入性"原则.

方案二:
　　该方案需要修改dubbo源码, 通过把traceId/logid注入到RPCInvocation对象(dubbo底层transport实体)中, 从而实现traceId/logid的透传.
　　

　　本文不再详细展开, 有兴趣的可以参看博文: dubbo 服务跟踪. 

RpcContext方案:
　　在具体讲解自定义filter来实现透传traceId/logid的方案前, 我们先来研究下RpcContext对象. 其RpcContext本质上是个ThreadLocal对象, 其维护了一次rpc交互的上下文信息.

public class RpcContext {
	// *) 定义了ThreadLocal对象
    private static final ThreadLocal<RpcContext> LOCAL = new ThreadLocal() {
        protected RpcContext initialValue() {
            return new RpcContext();
        }
    };
    // *) 附带属性, 这些属性可以随RpcInvocation对象一起传递
    private final Map<String, String> attachments = new HashMap();

	public static RpcContext getContext() {
        return (RpcContext)LOCAL.get();
    }

    protected RpcContext() {
    }

	public String getAttachment(String key) {
        return (String)this.attachments.get(key);
    }

    public RpcContext setAttachment(String key, String value) {
        if(value == null) {
            this.attachments.remove(key);
        } else {
            this.attachments.put(key, value);
        }

        return this;
    }

    public void clearAttachments() {
        this.attachments.clear();
    }

}

　　注: RpcContext里的attachments信息会填入到RpcInvocation对象中, 一起传递过去.
　　因此有人就建议可以简单的把traceId/logid注入到RpcContext中, 这样就可以简单的实现traceId/logid的透传了, 事实是否如此, 先让我们来一起实践一下.

　　定义dubbo接口类:

public interface IEchoService {

    String echo(String name);

}

　　编写服务端代码(producer):

@Service("echoService")
public class EchoServiceImpl implements IEchoService {

    @Override
    public String echo(String name) {
        String traceId = RpcContext.getContext().getAttachment("traceId");
        System.out.println("name = " + name + ", traceId = " + traceId);
        return name;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ClassPathXmlApplicationContext applicationContext =
                new ClassPathXmlApplicationContext("spring-dubbo-test-producer.xml");

        System.out.println("server start");
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000L);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

　　编写客户端代码(consumer):

public class EchoServiceConsumer {

    public static void main(String[] args) {
        ClassPathXmlApplicationContext applicationContext =
                new ClassPathXmlApplicationContext("spring-dubbo-test-consumer.xml");

        IEchoService service = (IEchoService) applicationContext
                .getBean("echoService");

        // *) 设置traceId
        RpcContext.getContext().setAttachment("traceId", "100001");
        System.out.println(RpcContext.getContext().getAttachments());
        // *) 第一调用
        service.echo("lilei");

        // *) 第二次调用
        System.out.println(RpcContext.getContext().getAttachments());
        service.echo("hanmeimei");
    }

}

　　注: 这边的代码, 暂时忽略掉了dubbo producer/consumer的xml配置.
　　执行的接入如下:

服务端输出:
name = lilei, traceId = 100001
name = hanmeimei, traceId = null

客户端输出:
{traceId=100001}
{}

　　从服务端的输出信息中, 我们可以惊喜的发现, traceId确实传递过去了, 但是只有第一次有, 第二次没有. 而从客户端对RpcContext的内容输出, 也印证了这个现象, 同时产生这个现象的本质原因是是RpcContext对象的attachment在一次rpc交互后被清空了.
　　给RpcContext的clearAttachments方法, 设置断点后复现. 我们可以找到如下调用堆栈.

  java.lang.Thread.State: RUNNABLE
	  at com.alibaba.dubbo.rpc.RpcContext.clearAttachments(RpcContext.java:438)
	  at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ConsumerContextFilter.invoke(ConsumerContextFilter.java:50)
	  at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91)
	  at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.InvokerWrapper.invoke(InvokerWrapper.java:53)
	  at com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.support.FailoverClusterInvoker.doInvoke(FailoverClusterInvoker.java:77)
	  at com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.support.AbstractClusterInvoker.invoke(AbstractClusterInvoker.java:227)
	  at com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.support.wrapper.MockClusterInvoker.invoke(MockClusterInvoker.java:72)
	  at com.alibaba.dubbo.rpc.proxy.InvokerInvocationHandler.invoke(InvokerInvocationHandler.java:52)
	  at com.alibaba.dubbo.common.bytecode.proxy0.echo(proxy0.java:-1)
	  at com.test.dubbo.EchoServiceConsumer.main(EchoServiceConsumer.java:20)

　　其最直接的调用为dubbo自带的ConsumerContextFilter, 让我们来分析其代码.

@Activate(
    group = {"consumer"},
    order = -10000
)
public class ConsumerContextFilter implements Filter {
    public ConsumerContextFilter() {
    }

    public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
        RpcContext.getContext().setInvoker(invoker).setInvocation(invocation)
        		.setLocalAddress(NetUtils.getLocalHost(), 0)
        		.setRemoteAddress(invoker.getUrl().getHost(), invoker.getUrl().getPort());
        if(invocation instanceof RpcInvocation) {
            ((RpcInvocation)invocation).setInvoker(invoker);
        }

        Result var3;
        try {
            var3 = invoker.invoke(invocation);
        } finally {
            RpcContext.getContext().clearAttachments();
        }

        return var3;
    }
}

　　确实在finally代码片段中, 我们发现RpcContext在每次rpc调用后, 都会清空attachment对象.
　　既然我们找到了本质原因, 那么解决方法, 可以在每次调用的时候, 重新设置下traceId, 比如像这样.

// *) 第一调用
RpcContext.getContext().setAttachment("traceId", "100001");
service.echo("lilei");

// *) 第二次调用
RpcContext.getContext().setAttachment("traceId", "100001");
service.echo("hanmeimei");

　　只是感觉吃像相对难看了一点, 有没有更加优雅的方案呢? 我们踏着五彩霞云的盖世大英雄马上就要来了.

自定义filter方案:
　　我们先引入一个工具类:

public class TraceIdUtils {

    private static final ThreadLocal<String> traceIdCache
            = new ThreadLocal<String>();

    public static String getTraceId() {
        return traceIdCache.get();
    }

    public static void setTraceId(String traceId) {
        traceIdCache.set(traceId);
    }

    public static void clear() {
        traceIdCache.remove();
    }

}

　　然后我们定义一个filter类:

package com.test.dubbo;

public class TraceIdFilter implements Filter {

    @Override
    public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
        String traceId = RpcContext.getContext().getAttachment("traceId");
        if ( !StringUtils.isEmpty(traceId) ) {
            // *) 从RpcContext里获取traceId并保存
            TraceIdUtils.setTraceId(traceId);
        } else {
            // *) 交互前重新设置traceId, 避免信息丢失
            RpcContext.getContext().setAttachment("traceId", TraceIdUtils.getTraceId());
        }
        // *) 实际的rpc调用
        return invoker.invoke(invocation);
    }

}

　　在resource目录下, 添加META-INF/dubbo目录, 继而添加com.alibaba.dubbo.rpc.Filter文件
　　
　　编辑(com.alibaba.dubbo.rpc.Filter文件)内容如下:

traceIdFilter=com.test.dubbo.TraceIdFilter

　　然后我们给dubbo的producer和consumer都配置对应的filter项.
　　服务端:

    <dubbo:service interface="com.test.dubbo.IEchoService" ref="echoService" version="1.0.0"
            filter="traceIdFilter"/>

　　客户端:

    <dubbo:reference interface="com.test.dubbo.IEchoService" id="echoService" version="1.0.0" 
                     filter="traceIdFilter"/>

　　服务端的测试代码小改为如下:

@Service("echoService")
public class EchoServiceImpl implements IEchoService {

    @Override
    public String echo(String name) {
        String traceId = TraceIdUtils.getTraceId();
        System.out.println("name = " + name + ", traceId = " + traceId);
        return name;
    }

}

　　客户端的测试代码片段为:

// *) 第一调用
RpcContext.getContext().setAttachment("traceId", "100001");
service.echo("lilei");

// *) 第二次调用
service.echo("hanmeimei");

　　同样的代码, 测试结果如下

服务端输出:
name = lilei, traceId = 100001
name = hanmeimei, traceId = 100001

客户端输出:
{traceId=100001}
{}

　　符合预期, 感觉这个方案就非常优雅了. RpcContext的attachment依旧被清空(ConsumerContextFilter在自定义的Filter后执行), 但是每次rpc交互前, traceId/logid会被重新注入, 保证跟踪线索透传成功.

总结:
　　关于这个方案, 在服务A, 服务B, 服务C之间连续传递测试, 依旧成功. 总的来说, 该方案还是可行的, dubbo的自定义filter机制也算是dubbo功能扩展的一个补充. 我们可以做很多工作, 比如耗时记录, metric信息的统计, 安全验证工作等等. 值得我们去深入研究.