让你的Nginx支持分布式追踪opentracing

Background

NGINX 是一个通用且流行的应用程序。也是最流行的 Web 服务器，它可用于提供静态文件内容，但也通常与其他服务一起用作分布式系统中的组件，在其中它用作反向代理、负载均衡或 API 网关。

分布式追踪 distributed tracing 是一种可用于分析与监控应用程序的机制，将追踪在从源到目的的整个过程中的单个请求，这与仅通过单个应用程序域来追踪请求的形式不同。

换句话说，我们可以说分布式追踪是对跨多个系统的多个请求的拼接。拼接通常由一个或多个相关 ID 完成，并且跟踪通常是一组记录的、跨所有系统的结构化日志事件，存储在一个中心位置。

在这种背景的情况下， OpenTracing 应运而生。OpenTracing 是一个与应用供应商无关的 API，它可帮助开发人员轻松地跟踪单一请求的域。目前有多种开源产品都支持 OpenTracing（例如，Jaeger, skywalking等），并将其作为一种检测分布式追踪的标准化方法。

本文将围绕，从0到1实现在nginx配置分布式追踪的架构的简单实例说明。本文实例使用的组件为

源码构建nginx-opentracing

准备nginx-opentracing

nginx-opentracing 仓库中可以看到，官方为每个nginx版本都提供了一个编译好的动态库（Nginx1.19.13+），我们可以直接拿来使用这个动态库，如果你想将这个利用Nginx 提供的编译参数 --add-module=/path/to/module 构建为nginx的内置功能的话，可能会出现一些问题，例如下面的一些错误：

ngx_http_opentracing_module.so/config was found

    /root/nginx-opentracing-0.25.0/opentracing//src/ngx_http_opentracing_module.cpp
In file included from /root/nginx-opentracing-0.25.0/opentracing//src/ngx_http_opentracing_module.cpp:1:0:
/root/nginx-opentracing-0.25.0/opentracing//src/load_tracer.h:3:38: fatal error: opentracing/dynamic_load.h: No such file or directory

根据 issue 中查询得知 nginx-opentracing 需要嵌入到nginx中，是需要一些 opentracing-cpp 因为对c++不熟，尝试调试很久还是上面的错误，故直接使用了官方提供的动态库。

准备jaeger-client-cpp

根据 nginx-opentracing 中提到的，还需要一个 jaeger-client-cpp 的 tracer 才可以正常运行（这也是作为jaeger架构中的角色）

来到 jaeger-client-cpp 看到Release提供的编译好的动态库已经很久了，而最新版都没有提供相应编译的版本，需要我们自己编译

说明：编译依赖CMake 3.3+，gcc 4.9.2+

我们的编译环境使用CentOS 7 默认gcc与CMake都符合要求需要自行编译两个的版本。

编译gcc

gcc下载地址：https://ftp.gnu.org/gnu/gcc/

cd gcc-5.4.0
./contrib/download_prerequisites

mkdir gcc-build-5.4.0
cd gcc-build-5.4.0

/usr/local/src/gcc-5.4.0/configure \
    --enable-checking=release \
    --enable-languages=c,c++ \
    --disable-multilib

make && make install

引用处理 ^{refer 1}

cd /usr/bin/
mv gcc gcc_back
mv g++ g++_back
ln -s /usr/local/bin/gcc gcc
ln -s /usr/local/bin/g++ g++

编译时遇到几个问题

/lib64/libstdc++.so.6: version GLIBCXX_3.4.20' not found

gcc 编译，libgcc动态库有改动，恢复原状即可

configure: error: C++ compiler missing or inoperational

make[2]: \*** [configure-stage1-libcpp] Error 1    
make[2]: Leaving directory `/home/clay/programming/C++/gcc-4.8.1'    
make[1]: \*** [stage1-bubble] Error 2    
make[1]: Leaving directory `/home/clay/programming/C++/gcc-4.8.1'    
make: \*** [all] Error 2

编译cmake

./configure --prefix=/path/to/app

make
make install

这里遇到一个小问题编译过程中遇到 [libstdc++.so.6: version GLIBCXX_3.4.20 not found

因为这里使用了自己编译的gcc版本，需要指定下动态库的路径 ^{refer 2}

LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib64 ./configure --prefix=/usr/local/cmake

编译jaeger-client-cpp

这里根据官方提供的步骤操作即可

cd jaeger-client-cpp-0.9.0/
mkdir build
cd build
# 这里建议使用下特色上网，编译过程中会使用Hunter自动下载所需的依赖项
ALL_PROXY=http://x.0.0.x:10811 /usr/local/cmake/bin/cmake .. 
make

注：依赖项挺大的，下载时间可能很长，会hang主，只需等待结束即可

编译完成后 libjaegertracing.so.0.9.0 则是我们需要的

编译nginx

./configure \
    --user=web_www \
    --group=web_www \
    --with-pcre \
    --with-compat \
    --with-http_ssl_module  \
    --with-http_gzip_static_module \
    --prefix=/root/nginx  \
    --with-http_stub_status_module

--with-compat 必须加上，表面允许使用动态库，否则编译完在启动时会报下面的错误

nginx: [emerg] module "/root/nginx/conf/ngx_http_opentracing_module.so" is not binary compatible in /root/nginx/conf/nginx.conf:1

遇到的问题，cc nou found，这里只需将 gcc 软连接一份为 cc 即可

配置nginx

准备jaeger-client的配置

jaeger.json，参数的说明可以参考configuration

{
  "service_name": "nginx", // 服务名
  "sampler": {
    "type": "const",
    "param": 1
  },
  "reporter": {
    "localAgentHostPort": "jaeger:6831" // jaeger agent的地址
  },
  "headers": { // jaeger的默认的jaeger Baggage头设置
    "jaegerDebugHeader": "jaeger-debug-id",
    "jaegerBaggageHeader": "jaeger-baggage",
    "traceBaggageHeaderPrefix": "uberctx-"
  },
  "baggage_restrictions": {
    "denyBaggageOnInitializationFailure": false,
    "hostPort": ""
  }
}

在nginx中开启opentracing

对于更多的 nginx-opentracing 的配置说明参数可以参考 Reference.md

# 加载 OpenTracing 动态模块。
load_module conf/ngx_http_opentracing_module.so;
worker_processes  1;
user root root;

events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    log_format opentracing '{"timestamp":"$time_iso8601",'
                       '"source":"$server_addr",'
                       '"hostname":"$hostname",'
                       '"ip":"$http_x_forwarded_for",'
                       '"traceID":"$opentracing_context_uber_trace_id",'
                       '"client":"$remote_addr",'
                       '"request_method":"$request_method",'
                       '"scheme":"$scheme",'
                       '"domain":"$server_name",'
                       '"referer":"$http_referer",'
                       '"request":"$request_uri",'
                       '"args":"$args",'
                       '"size":$body_bytes_sent,'
                       '"status": $status,'
                       '"responsetime":$request_time,'
                       '"upstreamtime":"$upstream_response_time",'
                       '"upstreamaddr":"$upstream_addr",'
                       '"http_user_agent":"$http_user_agent",'
                       '"https":"$https"'
                       '}';
    # 加载 tracer，这里使用的jaeger，需要传递配置文件
    opentracing_load_tracer conf/libjaegertracing.so conf/jaeger.json;
    # 启用 tracing 
    opentracing on; 
    # 设置tag，可选参数
    opentracing_tag http_user_agent $http_user_agent;
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            opentracing_operation_name $uri;
        opentracing_propagate_context;
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
    access_log logs/access.log opentracing;
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}

注：这里使用的 opentracing-nginx 的动态库为 ot16 ，linux-amd64-nginx-1.22.0-ot16-ngx_http_module.so.tgz ，另外一个版本不兼容，-t 检查语法时会提示

配置说明

对于每一个location都可以对其设置别名，这个就是 opentracing_operation_name 与 opentracing_location_operation_name 的区别

http {
...
    location = /upload/animal {
      opentracing_location_operation_name upload;
    ...

更多的配置说明可以参考 Tutorial.md

此时我们可以在jaeger上查看，可以看到 NGINX 的 span（因为这里只配置了NGINX，没有配置更多的后端）。

Reference

1 CentOS7 升级 GCC 到 5.4.0 版本

2 libstdc++.so.6: version GLIBCXX_3.4.20 not found

3 nginx load_module

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