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详解如何在Go服务中做链路追踪

软件开发完美下载小客服 2021-11-08

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使用 Go 语言开发微服务的时候，需要追踪每一个请求的访问链路，这块在 Go 中目前没有很好的解决方案。

在 Java 中解决这个问题比较简单，可以使用 MDC，在一个进程内共享一个请求的 RequestId。

在 Go 中实现链路追踪有两种思路：一种是在项目中使用一个全局的 map， key 是 goroutine 的唯一 Id，value 是 RequestId，另一种思路可以使用 context.Context 来实现。

下面的代码基于 gin 框架来实现。

1. 使用全局 map 来实现

使用 map 方案需要在全局维护一个 map，在一个请求进来的时候，会为每一个请求生成 RequestId，然后在每次在打印日志的时候，从这个 Map 中通过 goid 获取到 RequestId，打印到日志中。

代码的实现很简单：

var requestIdMap = make(map[int64]string) // 全局的 Map

func main() {
    r := gin.Default()
    r.Use(Logger()) // 使用中间件

    r.GET("/index", func(c *gin.Context) {
        Info("main goroutine") // 打印日志

        c.JSON(200, gin.H{
            "message": "index",
        })
    })
    r.Run()
}

func Logger() gin.HandlerFunc {
    return func(c *gin.Context) {
        requestIdMap[goid.Get()] = uuid.New().String() // 在日志中间件中为每个请求设定
        c.Next()
    }
}

func Info(msg string)  {
    now := time.Now()
    nowStr := now.Format("2006-01-02 15:04:05")
    fmt.Printf("%s [%s] %s\n", nowStr, requestIdMap[goid.Get()], msg) // 打印日志
}

这样的实现很简单，但是问题也很多。

第一个问题就是，在 Go 程序中，一次请求可能会涉及到多个 goroutine，用这种方式很难在多个 gotoutine 之间传递 RequestId。

在下面的代码中，如果新启动了一个 goroutine，就会导致日志中获取不到 RequestId：

func main() {
    r := gin.Default()
    r.Use(Logger())

    r.GET("/index", func(c *gin.Context) {
        Info("main goroutine")

        go func() {  // 这里新启动了一个一个 goroutine
            Info("goroutine1")
        }()

        c.JSON(200, gin.H{
            "message": "index",
        })
    })
    r.Run()
}

获取 goroutine id 也不是一种常规的做法，一般要通过 hack 的方式来获取，这种做法已经不推荐了。而且这个全局的 map 为了并发安全，在实际的使用中，可以还需要用到锁，在高并发的情况下必然会影响性能。

在每个请求结束的时候，还需要手动的把 requestId 从 map 中删除，否则就会造成内存泄漏。

总的来说，使用 map 这种方式来实现并不是很好。

2. 使用 Context 来实现

在上面的代码中，我们使用一个 hack 的方式去获取 goroutine id，这种方式早就不推荐使用，更推荐使用 Context，关于 Context 内容，可以去看我之前的文章，在这里就不多说了。

在传递 RequestId 的场景中，同样也可以使用 Context 来实现，使用 Context 好处很明显，Context 生命周期与请求相同，不需要手动销毁。而且Context 是每个请求独享的，也不用担心并发安全的问题，Context 还可以在 goroutine 之间传递。

使用 Context 实现的代码如下：

func main() {
    r := gin.Default()
    r.Use(Logger())

    r.GET("/index", func(c *gin.Context) {

        ctx, _ := c.Get("ctx")

        Info(ctx.(context.Context) , "main goroutine")

        go func() {
            Info(ctx.(context.Context), "goroutine1")
        }()

        c.JSON(200, gin.H{
            "message": "index",
        })
    })
    r.Run()
}

func Logger() gin.HandlerFunc {
    return func(c *gin.Context) {
        valueCtx := context.WithValue(c.Request.Context(), "RequestId", uuid.New().String())
        c.Set("ctx", valueCtx)
        c.Next()
    }
}

func Info(ctx context.Context, msg string)  {
    now := time.Now()
    nowStr := now.Format("2006-01-02 15:04:05")
    fmt.Printf("%s [%s] %s\n", nowStr, ctx.Value("RequestId"), msg)
}

这样在一个请求中，所有的 gotroutine 都可以获取到同一个 RequestId，而且不用担心内存泄漏和并发安全。

但是使用 Context 也有个问题就是需要每次传递 Context，很多人还不习惯使用这种方式。其实 Go 官方早就推荐使用 Context了，通常会把 Context 作为函数的第一个参数。如果函数使用结构体作为参数，也可以直接把 Context 作为结构体的一个字段。

Context 除了使用可以同来传递 RequestId 之外，还可以用来控制 goroutine 的生命周期，这些内容在之前的 Context 文章中详细说明了，感兴趣的可以去看看。