X-Ray-concepten en -architectuur

Monitoring en troubleshooting van AWS

John Q. Martin

Principal Consultant

De uitdaging van gedistribueerde systemen

Monolithische applicatie

Lineaire flow, in één proces
Makkelijk te debuggen

Gedistribueerde applicatie

Eén request raakt meerdere services, DB's, externe API's
Gaat het mis: welke service veroorzaakte het?

Een grote, verwarde kluwen van gekleurde draden die laat zien hoe lastig het is één request te tracen in een gedistribueerd systeem

Wat is AWS X-Ray?

X-Ray is een distributed tracing-service die:

Requests end-to-end over services volgt
Latentie meet en fouten per stap detecteert
De architectuur visualiseert als servicemap

Voorbeeld van een requestpad:

Diagram van een requestpad dat door meerdere services in een distributed trace loopt

Vijf kernmogelijkheden

Vijf kernmogelijkheden van X-Ray: request tracing, prestatie-analyse, foutdetectie, servicemap en inzichten

Hoe tracing werkt

Distributed tracing-flow: een request komt binnen bij Service A, die Service B en dan Service C aanroept; de Trace ID gaat mee in de HTTP-header; elke service stuurt een segment met dezelfde Trace ID naar de X-Ray-daemon, die alles doorstuurt naar X-Ray waar het één complete trace wordt

Trace ID en header-propagatie

Trace ID-formaat:

X-Ray Trace ID-formaat met versienummer, Unix-timestamp in hex en unieke identifier

HTTP-header:

X-Amzn-Trace-Id:
  Root=1-5e8c1234-...;
  Parent=abc123;
  Sampled=1

Root, Trace ID, gelijk in alle services
Parent, upstream segment-ID
Sampled, 0 of 1, getraceerd of overgeslagen

De X-Ray-daemon

Wat het doet:

Luistert op UDP-poort 2000
Ontvangt segmentdata van je applicatie
Bufferen, batchen en doorsturen naar de X-Ray API
Ontkoppelt je app van de X-Ray-service

Implementatie per omgeving:

X-Ray-daemonimplementatie per omgeving: automatisch op Lambda, als service op EC2 en als sidecar op ECS

Sampling

Standaardregel:

Eerste request per seconde: altijd getraceerd
5% van overige requests: gesampled

Aangepaste regelvelden:

fixed_target - requests/sec die je altijd traceert
rate - percentage van overige requests
priority - lager nummer gaat voor

Voorbeeldstrategie:

Rule 1 (priority 1):
  5xx-fouten -> 100% sampling

Rule 2 (priority 10):
  Normaal verkeer -> 5% sampling

Segmenten

Wat een segment vastlegt:

Servicenaam
Start- en eindtijd
Trace ID
HTTP-request- en responsedetails
AWS-account en -regio

Segmentstatussen:

Vijf X-Ray-segmentstatussen: in progress, ok, error, fault en throttle

Subsegmenten

Tijdlijnvergelijking: zonder subsegmenten één totale balk van 800 ms; met subsegmenten dezelfde 800 ms uitgesplitst in DynamoDB 50 ms, PaymentService 400 ms gemarkeerd als bottleneck, en InventoryService 300 ms

Wat subsegmenten doen:

Fijne timing binnen een segment
Downstream-calls bijhouden
Maakt van 800 ms totaal:
- DynamoDB.PutItem: 50 ms
- PaymentService-call: 400 ms
- InventoryService-call: 300 ms

Namespaces:

Drie subsegment-namespaces: aws voor AWS-calls, remote voor externe HTTP en local voor eigen code

Annotaties

Kernfeiten:

Geïndexeerde key-valueparen - doorzoekbaar en te filteren
Limiet: 50 geïndexeerd per trace
Types: string, number, boolean

Gebruik voor:

user_id, order_id, environment
version, feature flags, foutcodes

Filtersyntaxis:

annotation.user_id = "user-123"

annotation.environment = "production"
AND annotation.version = "1.2.3"

Metadata

Kernfeiten:

Niet geïndexeerd - niet doorzoekbaar of te filteren
Geen groottelimiet
Ondersteunt elke JSON-structuur

Gebruik voor:

Volledige request- en responsebodies
Foutmeldingen en stacktraces
Businesscontext (bestelregels, adressen)

Annotaties vs. metadata:

Vergelijkingstabel: annotaties geïndexeerd en doorzoekbaar versus metadata gedetailleerd en niet geïndexeerd

Complete tracestructuur

Complete tracestructuur met vier segmenten en de externe betalings-API als de langzaamste bewerking

Lesoverzicht

X-Ray - distributed tracing-service voor end-to-end zicht over services
Tracingmechanisme - Trace ID-propagatie via HTTP-headers, segmenten verzameld door de daemon, configureerbare samplingregels
Trace-componenten:
- Segmenten - service-level werkrecords
- Subsegmenten - gedetailleerde timing van downstream-operaties
- Annotaties - geïndexeerde key-valueparen voor filteren en zoeken
- Metadata - gedetailleerde context, niet geïndexeerd

Laten we oefenen!

Monitoring en troubleshooting van AWS