Koncepcje i architektura X-Ray

Monitoring and Troubleshooting AWS

John Q. Martin

Principal Consultant

Wyzwania systemów rozproszonych

Aplikacja monolityczna

Liniowy przepływ, jeden proces
Łatwa do debugowania

Aplikacja rozproszona

Jedno żądanie trafia do wielu serwisów, baz danych i zewnętrznych API
Gdy coś się psuje — który serwis zawinił?

Duży splątany węzeł z kolorowych nitek — ilustracja trudności śledzenia jednego żądania w systemie rozproszonym

Czym jest AWS X-Ray?

X-Ray to usługa śledzenia rozproszonego, która:

Śledzi żądania przez wszystkie serwisy od początku do końca
Mierzy opóźnienia i wykrywa błędy na każdym etapie
Wizualizuje architekturę aplikacji jako mapę serwisów

Przykładowa ścieżka żądania:

Diagram ścieżki żądania przepływającego przez wiele serwisów w śledzeniu rozproszonym

Pięć głównych możliwości

Pięć głównych możliwości X-Ray: śledzenie żądań, analiza wydajności, wykrywanie błędów, mapa serwisów i wgląd w dane

Jak działa śledzenie

Przepływ śledzenia rozproszonego: żądanie trafia do serwisu A, który wywołuje serwis B, a następnie C; każdy przekazuje Trace ID w nagłówku HTTP; każdy serwis wysyła segment z tym samym Trace ID do demona X-Ray, który przesyła je do X-Ray, gdzie są składane w jeden kompletny ślad

Trace ID i propagacja nagłówków

Format Trace ID:

Format Trace ID w X-Ray: numer wersji, znacznik czasu Unix w hex i unikalny identyfikator

Nagłówek HTTP:

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

Root — Trace ID, wspólny dla wszystkich serwisów
Parent — ID segmentu nadrzędnego
Sampled — 0 lub 1, śledzony lub pominięty

Demon X-Ray

Co robi demon:

Nasłuchuje na porcie UDP 2000
Odbiera dane segmentów z aplikacji
Buforuje, grupuje i przesyła do API X-Ray
Oddziela aplikację od usługi X-Ray

Wdrożenie według środowiska:

Wdrożenie demona X-Ray: automatyczne w Lambda, jako serwis na EC2 i jako sidecar na ECS

Próbkowanie

Reguła domyślna:

Pierwsze żądanie na sekundę — zawsze śledzone
5% kolejnych żądań — próbkowane

Pola reguły niestandardowej:

fixed_target — żądań/s zawsze śledzonych
rate — procent dodatkowych żądań
priority — niższa liczba ma pierwszeństwo

Przykładowa strategia:

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

Rule 2 (priority 10):
  Normal traffic -> 5% sampling

Segmenty

Co rejestruje segment:

Nazwa serwisu
Czas rozpoczęcia i zakończenia
Trace ID
Szczegóły żądania i odpowiedzi HTTP
Konto AWS i region

Stany segmentu:

Pięć stanów segmentu X-Ray: in progress, ok, error, fault i throttle

Subsegmenty

Porównanie osi czasu: bez subsegmentów — jeden pasek 800 ms; z subsegmentami — te same 800 ms podzielone na: DynamoDB 50 ms, PaymentService 400 ms (wąskie gardło) i InventoryService 300 ms

Co robią subsegmenty:

Zapewniają szczegółowy pomiar czasu wewnątrz segmentu
Śledzą wywołania zewnętrzne
Rozkładają 800 ms na:
- DynamoDB.PutItem: 50 ms
- Wywołanie PaymentService: 400 ms
- Wywołanie InventoryService: 300 ms

Przestrzenie nazw:

Trzy przestrzenie nazw subsegmentów: aws dla wywołań AWS, remote dla zewnętrznych HTTP i local dla własnego kodu

Adnotacje

Najważniejsze informacje:

Indeksowane pary klucz-wartość — można przeszukiwać i filtrować
Limit: 50 indeksowanych na ślad
Typy: string, number, boolean

Zastosowania:

user_id, order_id, środowisko
wersja, flagi funkcji, kody błędów

Składnia filtrów:

annotation.user_id = "user-123"

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

Metadane

Najważniejsze informacje:

Nie są indeksowane — nie można przeszukiwać ani filtrować
Brak limitu rozmiaru
Obsługują dowolną strukturę JSON

Zastosowania:

Pełne treści żądań i odpowiedzi
Komunikaty błędów i stosy wywołań
Kontekst biznesowy (pozycje zamówienia, adresy)

Adnotacje a metadane:

Tabela porównawcza: adnotacje — indeksowane i przeszukiwalne; metadane — szczegółowe, nieindeksowane

Kompletna struktura śladu

Kompletna struktura śladu z czterema segmentami; zewnętrzne API płatności jako najwolniejsza operacja

Podsumowanie lekcji

X-Ray — usługa śledzenia rozproszonego zapewniająca pełny wgląd w działanie serwisów
Mechanizm śledzenia — propagacja Trace ID przez nagłówki HTTP, segmenty zbierane przez demona, konfigurowalne reguły próbkowania
Składniki śladu:
- Segmenty — rekordy pracy na poziomie serwisu
- Subsegmenty — szczegółowy pomiar czasu wywołań zewnętrznych
- Adnotacje — indeksowane pary klucz-wartość do filtrowania i wyszukiwania
- Metadane — szczegółowy kontekst, nieindeksowany

Czas na praktykę!

Monitoring and Troubleshooting AWS