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追踪ID与Span ID

在分布式系统中，一个用户请求可能会跨越多个服务。为了理解请求的完整路径和性能瓶颈，我们需要一种机制来追踪请求的流动。Jaeger作为分布式追踪系统，通过Trace ID和Span ID实现了这一目标。本文将详细介绍这两个核心概念。

什么是Trace ID和Span ID？​

  • Trace ID：唯一标识一个完整的请求链路。所有属于同一请求的Span共享相同的Trace ID。
  • Span ID：标识请求链路中的一个特定操作（如服务调用或数据库查询）。每个Span有唯一的Span ID。
类比理解

想象Trace ID是快递单号，Span ID是包裹在运输过程中每个中转站的记录编号。通过单号可以追踪整个运输过程，而每个中转站记录则提供了详细节点信息。

结构解析​

Trace ID​

  • 通常为128位或64位十六进制字符串（如 3e1a6e6e8e3b4e2a）
  • 全局唯一，贯穿整个请求生命周期

Span ID​

  • 通常为64位十六进制字符串（如 5b8a1e2e3d4f6a2b）
  • 仅在当前Trace上下文中唯一

父子关系​

Span之间通过父子关系形成调用链：

上图中：

  • 所有Span共享Trace ID abc123
  • Span 1是根Span
  • Span 2和Span 3是Span 1的子Span

代码示例​

以下是使用OpenTelemetry SDK创建Span的示例：

python
from opentelemetry import trace

tracer = trace.get_tracer("my.tracer")

# 创建新Trace（自动生成Trace ID）
with tracer.start_as_current_span("parent-span") as parent:
    # 获取当前Trace ID和Span ID
    ctx = parent.get_span_context()
    print(f"Trace ID: {ctx.trace_id:x}")
    print(f"Parent Span ID: {ctx.span_id:x}")
    
    # 创建子Span
    with tracer.start_as_current_span("child-span") as child:
        ctx = child.get_span_context()
        print(f"Child Span ID: {ctx.span_id:x}")

可能的输出：

Trace ID: 3e1a6e6e8e3b4e2a
Parent Span ID: 5b8a1e2e3d4f6a2b
Child Span ID: 7c9b2f3e4d5e6f7a

实际应用场景​

问题诊断​

当电商网站出现支付延迟时：

  1. 通过Trace ID找到完整请求链路
  2. 检查各Span ID对应的操作耗时
  3. 发现数据库查询Span耗时异常

服务拓扑分析​

通过分析Trace ID关联的Span ID分布，可以自动绘制服务依赖图。

总结​

关键要点：

  1. Trace ID是请求的全局标识符
  2. Span ID标识特定操作
  3. 父子关系形成调用链
  4. 两者协同工作提供完整的分布式追踪能力
实践建议
  1. 在日志中统一记录Trace ID，便于关联分析
  2. Span命名应具有描述性（如 checkout-process 而非 span-1）
  3. 合理设置Span粒度（通常每个重要操作一个Span）

扩展学习​

  1. 尝试在Jaeger UI中追踪一个示例请求，观察ID的显示方式
  2. 实现一个简单的多服务调用链，验证ID传播机制
  3. 阅读OpenTelemetry规范了解更多上下文传播细节