Khái niệm và kiến trúc X-Ray

Giám sát và Khắc phục sự cố trên AWS

John Q. Martin

Principal Consultant

Thách thức của hệ thống phân tán

Ứng dụng nguyên khối (monolith)

Luồng tuyến tính, gói trong một tiến trình
Dễ gỡ lỗi

Ứng dụng phân tán

Một yêu cầu chạm nhiều service, DB, API bên ngoài
Khi lỗi, service nào gây ra?

Một mớ nút thắt nhiều sợi chỉ màu rối bời, minh họa việc khó truy vết một yêu cầu trong hệ phân tán

AWS X-Ray là gì?

X-Ray là dịch vụ tracing phân tán giúp:

Theo dõi yêu cầu xuyên suốt các service end-to-end
Đo độ trễ và phát hiện lỗi ở từng bước
Trực quan hóa kiến trúc ứng dụng dưới dạng bản đồ service

Ví dụ đường đi của yêu cầu:

Sơ đồ đường đi của một yêu cầu qua nhiều service trong một trace phân tán

5 năng lực cốt lõi

Năm năng lực cốt lõi của X-Ray: truy vết yêu cầu, phân tích hiệu năng, phát hiện lỗi, bản đồ service và insights

Cách hoạt động của tracing

Luồng tracing phân tán: một yêu cầu vào Service A, gọi Service B rồi Service C, mỗi service truyền Trace ID trong HTTP header; mọi service phát ra một segment cùng Trace ID tới daemon X-Ray, daemon chuyển tiếp lên X-Ray, nơi các segment được lắp thành một trace hoàn chỉnh

Trace ID và truyền header

Định dạng Trace ID:

Định dạng X-Ray trace ID với số phiên bản, Unix timestamp ở hệ thập lục phân và mã định danh duy nhất

HTTP header:

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

Root, Trace ID, giống nhau ở mọi service
Parent, ID segment thượng nguồn
Sampled, 0 hoặc 1, được trace hoặc bỏ qua

Daemon X-Ray

Chức năng:

Lắng nghe trên cổng UDP 2000
Nhận dữ liệu segment từ ứng dụng
Đệm, gom lô và chuyển tiếp tới X-Ray API
Tách ứng dụng khỏi dịch vụ X-Ray

Triển khai theo môi trường:

Triển khai daemon X-Ray theo môi trường: tự động trên Lambda, như một service trên EC2 và sidecar trên ECS

Sampling

Quy tắc mặc định:

Yêu cầu đầu tiên mỗi giây - luôn được trace
5% yêu cầu còn lại - được sample

Trường quy tắc tùy chỉnh:

fixed_target - số yêu cầu/giây luôn trace
rate - phần trăm yêu cầu bổ sung
priority - số nhỏ hơn ưu tiên hơn

Chiến lược ví dụ:

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

Rule 2 (priority 10):
  Lưu lượng bình thường -> sampling 5%

Segments

Segment ghi lại gì:

Tên service
Thời gian bắt đầu và kết thúc
Trace ID
Chi tiết HTTP request và response
Tài khoản và vùng AWS

Trạng thái segment:

Năm trạng thái segment của X-Ray: in progress, ok, error, fault và throttle

Subsegments

So sánh timeline: không có subsegment là một thanh 800ms; có subsegment thì 800ms được tách thành DynamoDB 50ms, PaymentService 400ms (nút thắt), và InventoryService 300ms

Subsegment làm gì:

Cung cấp thời gian chi tiết bên trong một segment
Theo dõi các lời gọi downstream
Chia 800ms tổng thành:
- DynamoDB.PutItem: 50ms
- Gọi PaymentService: 400ms
- Gọi InventoryService: 300ms

Namespace:

Ba namespace của subsegment: aws cho lời gọi AWS, remote cho HTTP bên ngoài và local cho mã tùy chỉnh

Annotations

Thông tin chính:

Cặp khóa-giá trị được lập chỉ mục - tìm kiếm và lọc được
Giới hạn: 50 khóa được lập chỉ mục mỗi trace
Kiểu: string, number, boolean

Dùng cho:

user_id, order_id, environment
version, feature flags, error codes

Cú pháp lọc:

annotation.user_id = "user-123"

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

Metadata

Thông tin chính:

Không lập chỉ mục - không thể tìm kiếm hoặc lọc
Không giới hạn kích thước
Hỗ trợ mọi cấu trúc JSON

Dùng cho:

Toàn bộ nội dung request và response
Thông điệp lỗi và stack trace
Ngữ cảnh nghiệp vụ (mặt hàng đơn, địa chỉ)

Annotations vs. Metadata:

Bảng so sánh: annotations được lập chỉ mục và tìm kiếm được; metadata chi tiết nhưng không lập chỉ mục

Cấu trúc trace hoàn chỉnh

Cấu trúc trace hoàn chỉnh với bốn segment và API thanh toán bên ngoài là thao tác chậm nhất

Tóm tắt bài học

X-Ray - dịch vụ tracing phân tán cho khả năng quan sát end-to-end giữa các service
Cơ chế tracing - truyền Trace ID qua HTTP header, segment được thu thập bởi daemon, quy tắc sampling cấu hình được
Thành phần của trace:
- Segments - bản ghi công việc cấp service
- Subsegments - thời gian chi tiết cho thao tác downstream
- Annotations - cặp khóa-giá trị được lập chỉ mục để lọc và tìm kiếm
- Metadata - ngữ cảnh chi tiết, không lập chỉ mục

Cùng luyện tập nào!

Giám sát và Khắc phục sự cố trên AWS