Zipkin 是一款開源的分布式實時數據追蹤系統，基於 Google Dapper 的論文設計而來，由 Twitter 公司開發貢獻；其主要功能是聚集來自各個異構系統的實時監控數據。本文主要介紹下 Zipkin 的基本概念。
1、Zipkin 結構
1.1、Zipkin 服務端
Zipkin 服務端由四部分組成：
Collector：收集器組件，處理從外部系統發送過來的跟蹤信息，將這些信息轉換為 Zipkin 內部的 Span 格式，以支持后續的存儲、分析、展示等功能。
Storage：存儲組件，存儲收集器接收到的跟蹤信息，默認會將這些信息存儲在內存中；可以修改存儲策略，把跟蹤信息保存到 MySQL、cassandra、elasticsearch。
API：API組件，提供 API 接口供 UI 組件調用，外接系統訪問該 API 實現定制化的監控。
UI：UI組件，基於 API 組件實現的上層應用；通過 UI 可以方便直觀地查詢和分析跟蹤信息。
1.2、Zipkin 客戶端
Brave 是 Zipkin 提供的 Java 版本的信息采集插件；提供了面向 Standard Servlet、Spring MVC、Http Client、JAX RS、Jersey、Resteasy 和 MySQL 等框架的采集能力，可以通過簡單的配置和代碼，讓基於這些框架構建的應用向 Zipkin 報告數據。同時 Brave 也提供了非常簡單且標准化的接口，在以上封裝無法滿足要求的時候可以方便擴展與定制。Brave 主要是利用攔截器在請求前和請求后分別埋點。例如 Spingmvc 監控使用 Interceptors，Mysql 監控使用 statementInterceptors。同理 Dubbo 的監控是利用 com.alibaba.dubbo.rpc.Filter 來過濾生產者和消費者的請求。
當然 Zipkin 也提供 其他語言的客戶端：C#、Go、JavaScript、Ruby、Scala、PHP。
1.3、Transport
連接 Zipkin 服務端和客戶端的數據傳輸通道(Transport) 可以為：Http, Kafka, Scribe。
支持的客戶端及傳輸通道詳情可參考官網：https://zipkin.io/pages/tracers_instrumentation.html
2、Zipkin 傳播規范
當上游服務通過 HTTP 調用下游服務，如何將兩個服務中的所有 span 串聯起來，形成一個 trace，這就需要上游服務將 traceId 等信息傳遞給下游服務，而不能讓下游重新生成一個 traceId。Zipkin 通過 B3 傳播規范（B3 Propagation），將相關信息（如 traceId、spanId 等）通過 HTTP 請求 Header 傳遞給下游服務：
3、Zipkin 數據模型
[{ "traceId": "8cafeeba762c479e", "parentId": "c149cb2af458c95d", "id": "b5809e988d9b47f8", "kind": "CLIENT", "name": "post", "timestamp": 1623828578382618, "duration": 848226, "localEndpoint": {"serviceName": "scdemo-client"}, "remoteEndpoint": {"ipv4": "10.49.196.1", "port": 9001}, "tags": {"http.method": "POST", "http.path": "/user/getUserServer"} }, { "traceId": "8cafeeba762c479e", "parentId": "8cafeeba762c479e", "id": "c149cb2af458c95d", "kind": "CLIENT", "name": "post", "timestamp": 1623828578373868, "duration": 860200, "localEndpoint": {"serviceName": "scdemo-client"}, "tags": {"http.method": "POST", "http.path": "/user/getUserServer"} }, { "traceId": "8cafeeba762c479e", "id": "8cafeeba762c479e", "kind": "SERVER", "name": "get /user/getuser", "timestamp": 1623828578361068, "duration": 893538, "localEndpoint": {"serviceName": "scdemo-client"}, "remoteEndpoint": {"ipv6": "::1", "port": 65247}, "tags": { "http.method": "GET", "http.path": "/user/getUser", "mvc.controller.class": "UserController", "mvc.controller.method": "getUser" } }, { "traceId": "8cafeeba762c479e", "parentId": "b5809e988d9b47f8", "id": "872ba1f271335796", "kind": "CLIENT", "name": "select", "timestamp": 1623828579160625, "duration": 16508, "localEndpoint": {"serviceName": "scdemo-server"}, "remoteEndpoint": {"serviceName": "mydb", "ipv4": "10.40.94.232", "port": 3306}, "tags": {"sql.query": "select now()"} }, { "traceId": "8cafeeba762c479e", "parentId": "b5809e988d9b47f8", "id": "26f5a8fb4cfacdfc", "kind": "CLIENT", "name": "select", "timestamp": 1623828579198865, "duration": 5071, "localEndpoint": {"serviceName": "scdemo-server"}, "remoteEndpoint": {"serviceName": "mydb", "ipv4": "10.40.94.232", "port": 3306}, "tags": {"sql.query": "select version()"} }, { "traceId": "8cafeeba762c479e", "parentId": "c149cb2af458c95d", "id": "b5809e988d9b47f8", "kind": "SERVER", "name": "post /user/getuserserver", "timestamp": 1623828578523548, "duration": 709280, "localEndpoint": {"serviceName": "scdemo-server"}, "remoteEndpoint": {"ipv4": "10.49.196.1", "port": 65248}, "tags": { "http.method": "POST", "http.path": "/user/getUserServer", "mvc.controller.class": "UserController", "mvc.controller.method": "getUser" }, "shared": true }]
traceId 一次請求全局只有一個traceId。用來在海量的請求中找到同一鏈路的幾次請求。比如servlet服務器接收到用戶請求，調用dubbo服務，然后將結果返回給用戶，整條鏈路只有一個traceId。開始於用戶請求，結束於用戶收到結果。
id 即spanId，一個鏈路中每次請求都會有一個spanId。例如一次rpc，一次sql都會有一個單獨的spanId從屬於traceId。
parentId 當前 Span 的父 Span id，通過 parentId 來確定 Span 之間的依賴關系，如果沒有 parentId，表示當前 Span 為根 Span。
timestamp Span 創建時的時間戳，單位是微秒
duration 本次請求的持續時間，單位是微秒
annotations 用於記錄請求的開始和結束：
cs Clent Sent 客戶端發起請求的時間。
cr Client Receive 客戶端收到處理完請求的時間。
ss Server Receive 服務端處理完邏輯的時間。
sr Server Receive 服務端收到調用端請求的時間。
sr - cs = 請求在網絡上的耗時 ss - sr = 服務端處理請求的耗時 cr - ss = 回應在網絡上的耗時 cr - cs = 一次調用的整體耗時
4、Zipkin 工作過程
當發起一次調用時，Zipkin 的客戶端會在入口處為整條調用鏈路生成一個全局唯一的 trace id，並為這條鏈路中的每一次分布式調用生成一個 span id。span 與 span 之間可以有父子嵌套關系，代表分布式調用中的上下游關系。span 和 span 之間可以是兄弟關系，代表當前調用下的兩次子調用。一個 trace 由一組 span 組成，可以看成是由 trace 為根節點，span 為若干個子節點的一棵樹。
Zipkin 會將 trace 相關的信息在調用鏈路上傳遞，並在每個調用邊界結束時異步的把當前調用的耗時信息上報給 Zipkin Server。Zipkin Server 在收到 trace 信息后，將其存儲起來。隨后 Zipkin 的 Web UI 會通過 API 訪問的方式從存儲中將 trace 信息提取出來分析並展示。
5、Zipkin 效果展示
Zipkin 可以查看一次請求的整個鏈路的調用情況：
也可以查看各模塊之間的依賴情況：
