Концепции и архитектура X-Ray

Мониторинг и устранение неполадок в AWS

John Q. Martin

Principal Consultant

Сложность распределённых систем

Монолитное приложение

Линейный поток, один процесс
Простота отладки

Распределённое приложение

Один запрос затрагивает несколько сервисов, БД, внешних API
При сбое — какой сервис виноват?

Запутанный клубок разноцветных нитей — метафора сложности трассировки запроса в распределённой системе

Что такое AWS X-Ray?

X-Ray — сервис распределённой трассировки:

Отслеживает запросы сквозь все сервисы
Измеряет задержки и выявляет ошибки на каждом шаге
Визуализирует архитектуру приложения в виде карты сервисов

Пример пути запроса:

Диаграмма пути запроса через несколько сервисов в распределённой трассировке

Пять ключевых возможностей

Пять ключевых возможностей X-Ray: трассировка запросов, анализ производительности, обнаружение ошибок, карта сервисов и аналитика

Как работает трассировка

Поток распределённой трассировки: запрос поступает в сервис A, который вызывает сервис B, затем сервис C; каждый сервис передаёт Trace ID в HTTP-заголовке и отправляет сегмент с тем же Trace ID демону X-Ray, который пересылает их в X-Ray, где они собираются в единую трассу

Trace ID и распространение заголовка

Формат Trace ID:

Формат Trace ID в X-Ray: номер версии, временная метка Unix в шестнадцатеричном формате и уникальный идентификатор

HTTP-заголовок:

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

Root — Trace ID, единый для всех сервисов
Parent — идентификатор родительского сегмента
Sampled — 0 или 1: трассируется или пропускается

Демон X-Ray

Функции демона:

Слушает UDP-порт 2000
Принимает данные сегментов от приложения
Буферизует, группирует и отправляет в X-Ray API
Отделяет приложение от сервиса X-Ray

Развёртывание по окружениям:

Развёртывание демона X-Ray: автоматически на Lambda, как сервис на EC2, как sidecar-контейнер на ECS

Выборка

Правило по умолчанию:

Первый запрос в секунду — всегда трассируется
5% остальных запросов — выборочно

Поля пользовательского правила:

fixed_target — запросов/сек для постоянной трассировки
rate — доля остальных запросов
priority — меньшее число имеет приоритет

Пример стратегии:

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

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

Сегменты

Что фиксирует сегмент:

Имя сервиса
Время начала и окончания
Trace ID
Детали HTTP-запроса и ответа
Аккаунт AWS и регион

Состояния сегмента:

Пять состояний сегмента X-Ray: in progress, ok, error, fault и throttle

Подсегменты

Сравнение временных шкал: без подсегментов — один блок 800 мс; с подсегментами — те же 800 мс разбиты на DynamoDB 50 мс, PaymentService 400 мс (узкое место) и InventoryService 300 мс

Назначение подсегментов:

Детальное измерение времени внутри сегмента
Отслеживание вызовов нижележащих сервисов
Разбивка 800 мс на составляющие:
- DynamoDB.PutItem: 50 мс
- Вызов PaymentService: 400 мс
- Вызов InventoryService: 300 мс

Пространства имён:

Три пространства имён подсегментов: aws — для вызовов AWS, remote — для внешних HTTP, local — для пользовательского кода

Аннотации

Основные характеристики:

Индексированные пары «ключ — значение» — поддерживают поиск и фильтрацию
Лимит: 50 индексированных на трассу
Типы: строка, число, логический

Применение:

user_id, order_id, environment
version, флаги функций, коды ошибок

Синтаксис фильтров:

annotation.user_id = "user-123"

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

Метаданные

Основные характеристики:

Не индексируются — поиск и фильтрация недоступны
Без ограничений по размеру
Поддерживают любую структуру JSON

Применение:

Полные тела запросов и ответов
Сообщения об ошибках и трассировки стека
Бизнес-контекст (позиции заказа, адреса)

Аннотации и метаданные:

Сравнительная таблица: аннотации — индексируются и поддерживают поиск; метаданные — детальные, не индексируются

Полная структура трассы

Полная структура трассы: четыре сегмента, внешний платёжный API — самая медленная операция

Итоги урока

X-Ray — сервис распределённой трассировки для сквозной видимости всех сервисов
Механизм трассировки — распространение Trace ID через HTTP-заголовки, сбор сегментов демоном, настраиваемые правила выборки
Компоненты трассы:
- Сегменты — записи о работе на уровне сервиса
- Подсегменты — детальное измерение времени вызовов нижележащих операций
- Аннотации — индексированные пары «ключ — значение» для фильтрации и поиска
- Метаданные — детальный контекст, не индексируется

Давайте потренируемся!

Мониторинг и устранение неполадок в AWS