链路数据采样介绍与配置¶

使用分布式链路跟踪，可以在分布式系统中观察请求如何在各个系统中流转。不可否认，它非常实用，例如了解您的服务连接和诊断延迟问题，以及许多其他好处。

但是，如果您的大多数请求都成功了，并且没有出现不可接受的延迟或错误，那么您真的需要所有这些数据吗？所以，你并不总是需要大量或者全量的数据来找到正确的见解。您只需要通过恰当的数据采样即可。

采样背后的想法是控制发送到可观察性收集器的链路，从而降低采集成本。不同的组织有不同的原因，比如为什么要抽样，以及想要抽样什么杨的数据。所以，我们需要自定义采样策略：

管理成本：如果需要存储大量的遥测数据，则需要付出更多的计算、存储成本。
关注有趣的跟踪：不同组织关注的数据也不同。
过滤掉噪音：例如，您可能希望过滤掉健康检查。

在讨论采样时使用一致的术语是很重要的。Trace 或 Span 被视为采样或 未采样：

采样：Trace 或 Span 被处理并保存。为它被采样者选择为总体的代表，所以它被认为是 采样的。
未采样：不被处理或保存的 Trace 或 Span。因为它不是由采样器选择的，所以被认为是 未采样。

采样的方式有哪些？¶

头部采样（Head Sampling）¶

头部抽样是一种用于尽早做出抽样决定的采样技术。采样或删除 Trace/Span 的决定不是通过检查整个 Trace 来做出的。

例如，最常见的头部采样形式是一致概率采样。它也可以称为确定性采样。在这种情况下，将根据 TraceID 和要采样的所需 Trace 百分比做出采样决策。这可确保以一致的速率（例如所有 Trace的 5%）对整个 Trace 进行采样并且不遗漏 Span。

头部采样的好处是： - 易于理解 - 易于配置 - 高效 - 可以在跟踪收集管道中的任何位置完成

头部采样的主要缺点是无法根据整个 Trace 中的数据做出采样决策。这意味着头部抽样作为一种钝器是有效的，但对于必须考虑整个系统信息的抽样策略来说，这是完全不够的。例如，无法使用头部采样来确保对所有具有误差的迹线进行采样。为此，您需要尾部采样。

尾部采样（Tail Sampling）—— 推荐方案¶

尾部采样是通过考虑 Trace 内的全部或大部分 Span 来决定对 Trace 进行采样。尾部采样允许您根据从 Trace 的不同部分使用的特定条件对 Trace 进行采样，而头部采样则不具有此选项。

如何使用尾部采样的一些示例包括：

始终对包含错误的 Trace 进行采样
基于总体延迟的采样
根据 Trace 中一个或多个 Span 上特定属性的存在或值对 Trace 进行采样; 例如，对源自新部署的服务的更多 Trace 进行采样
根据特定条件对 Trace 应用不同的采样率

正如你所看到的，尾部采样有着更高程度的复杂度。对于必须对遥测数据进行采样的大型系统，几乎总是需要使用尾部采样来平衡数据量和数据的有用性。

如今，尾部采样有三个主要缺点：

尾部采样可能难以操作。实现尾部采样的组件必须是可以接受和存储大量数据的有状态系统。根据流量模式，这可能需要数十个甚至数百个节点，这些节点都以不同的方式利用资源。此外，如果尾部采样器无法跟上接收的数据量，则可能需要“回退”到计算密集度较低的采样技术。由于这些因素，监控尾部采样组件以确保它们拥有做出正确采样决策所需的资源至关重要。
尾部采样可能难以实现。根据您可用的采样技术类型，它并不总是“一劳永逸”的事情。随着系统的变化，您的采样策略也会发生变化。对于大型而复杂的分布式系统，实现采样策略的规则也可以是庞大而复杂的。
如今，尾部采样器通常最终属于供应商特定技术领域。如果您使用付费供应商来实现可观测性，则可用的最有效的尾部采样选项可能仅限于供应商提供的内容。

最后，对于某些系统，尾部采样可以与头部采样结合使用。例如，一组生成大量 Trace 数据的服务可能首先使用头部采样仅对一小部分跟踪进行采样，然后在遥测管道中稍后使用尾部采样在导出到后端之前做出更复杂的采样决策。这样做通常是为了保护遥测管道免于过载。

DCE5 Insight 目前推荐使用尾部采样并优先支持尾部采样。

尾部采样处理器根据一组定义的策略对链路进行采样。但是，链路的所有跨度（Span）必须由同一收集器实例接收，以做出有效的采样决策。

因此，需要对 Insight 的 Global Opentelemetry Collector 架构进行调整以实现尾部采样策略。

Insight 具体改动¶

在全局服务集群中的 insight-opentelemetry-collector 前面引入具有负载均衡能力的 Opentelemetry Collector Gateway 组件，使得同一组 Trace 能够根据 TraceID 路由到同一个 Opentelemetry Collector 实例。

部署具有负载均衡能力的 OTEL COL Gateway 组件

如果您使用了 Insight 0.25.x 版本，可以通过如下 Helm Upgrade 参数 --set opentelemetry-collector-gateway.enabled=true 快速开启，以此跳过如下部署过程。

参照以下 YAML 配置来部署。

点击查看部署配置

kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: insight-otel-collector-gateway
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["endpoints"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: insight-otel-collector-gateway
  namespace: insight-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: insight-otel-collector-gateway
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: insight-otel-collector-gateway
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: insight-otel-collector-gateway
  namespace: insight-system
---
kind: ConfigMap
metadata:
  labels:
    app.kubernetes.io/component: opentelemetry-collector
    app.kubernetes.io/instance: insight-otel-collector-gateway
    app.kubernetes.io/name: insight-otel-collector-gateway
  name: insight-otel-collector-gateway-collector
  namespace: insight-system
apiVersion: v1
data:
  collector.yaml: |
    receivers:
      otlp:
        protocols:
          grpc:
          http:
      jaeger:
        protocols:
          grpc:
    processors:

    extensions:
      health_check:
      pprof:
        endpoint: :1888
      zpages:
        endpoint: :55679
    exporters:
      logging:
      loadbalancing:
        routing_key: "traceID"
        protocol:
          otlp:
            # all options from the OTLP exporter are supported
            # except the endpoint
            timeout: 1s
            tls:
              insecure: true
        resolver:
          k8s:
            service: insight-opentelemetry-collector
            ports:
              - 4317
    service:
      extensions: [pprof, zpages, health_check]
      pipelines:
        traces:
          receivers: [otlp, jaeger]
          exporters: [loadbalancing]
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app.kubernetes.io/component: opentelemetry-collector
    app.kubernetes.io/instance: insight-otel-collector-gateway
    app.kubernetes.io/name: insight-otel-collector-gateway
  name: insight-otel-collector-gateway
  namespace: insight-system
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/component: opentelemetry-collector
      app.kubernetes.io/instance: insight-otel-collector-gateway
      app.kubernetes.io/name: insight-otel-collector-gateway
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/component: opentelemetry-collector
        app.kubernetes.io/instance: insight-otel-collector-gateway
        app.kubernetes.io/name: insight-otel-collector-gateway
    spec:
      containers:
      - args:
        - --config=/conf/collector.yaml
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              apiVersion: v1
              fieldPath: metadata.name
        image: ghcr.m.daocloud.io/openinsight-proj/opentelemetry-collector-contrib:5baef686672cfe5551e03b5c19d3072c432b6f33
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        livenessProbe:
          failureThreshold: 3
          httpGet:
            path: /
            port: 13133
            scheme: HTTP
          periodSeconds: 10
          successThreshold: 1
          timeoutSeconds: 1
        name: otc-container
        resources:
          limits:
            cpu: '1'
            memory: 2Gi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 400Mi
        ports:
        - containerPort: 14250
          name: jaeger-grpc
          protocol: TCP
        - containerPort: 8888
          name: metrics
          protocol: TCP
        - containerPort: 4317
          name: otlp-grpc
          protocol: TCP
        - containerPort: 4318
          name: otlp-http
          protocol: TCP
        - containerPort: 55679
          name: zpages
          protocol: TCP

        volumeMounts:
        - mountPath: /conf
          name: otc-internal

      serviceAccount: insight-otel-collector-gateway
      serviceAccountName: insight-otel-collector-gateway
      volumes:
      - configMap:
          defaultMode: 420
          items:
          - key: collector.yaml
            path: collector.yaml
          name: insight-otel-collector-gateway-collector
        name: otc-internal
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: insight-opentelemetry-collector-gateway
  namespace: insight-system
  labels:
    app.kubernetes.io/component: opentelemetry-collector
    app.kubernetes.io/instance: insight-otel-collector-gateway
    app.kubernetes.io/name: insight-otel-collector-gateway
spec:
  ports:
    - name: fluentforward
      protocol: TCP
      port: 8006
      targetPort: 8006
    - name: jaeger-compact
      protocol: UDP
      port: 6831
      targetPort: 6831
    - name: jaeger-grpc
      protocol: TCP
      port: 14250
      targetPort: 14250
    - name: jaeger-thrift
      protocol: TCP
      port: 14268
      targetPort: 14268
    - name: metrics
      protocol: TCP
      port: 8888
      targetPort: 8888
    - name: otlp
      protocol: TCP
      appProtocol: grpc
      port: 4317
      targetPort: 4317
    - name: otlp-http
      protocol: TCP
      port: 4318
      targetPort: 4318
    - name: zipkin
      protocol: TCP
      port: 9411
      targetPort: 9411
    - name: zpages
      protocol: TCP
      port: 55679
      targetPort: 55679
  selector:
    app.kubernetes.io/component: opentelemetry-collector
    app.kubernetes.io/instance: insight-otel-collector-gateway
    app.kubernetes.io/name: insight-otel-collector-gateway

配置尾部采样规则

Note

需要在原本 insight-otel-collector-config configmap 配置组中增加尾部采样（tail_sampling processors）的规则。

在 processor 中增加如下内容，具体规则可调整；参考 OTel 官方示例。

........
tail_sampling:
  decision_wait: 10s # 等待 10 秒，超过 10 秒后的 traceid 将不再处理
  num_traces: 1500000  # 内存中保存的 trace 数，假设每秒 1000 条 trace，最小不低于 1000 * decision_wait * 2；
                       # 设置过大会占用过多的内存资源，过小会导致部分 trace 被 drop 掉
  expected_new_traces_per_sec: 10
  policies: # 上报策略
    [
        {
          name: latency-policy,
          type: latency,  # 耗时超过 500ms 上报
          latency: {threshold_ms: 500}
        },
        {
          name: status_code-policy,
          type: status_code,  # 状态码为 ERROR 的上报
          status_code: {status_codes: [ ERROR ]}
        }
    ]
......
tail_sampling: # 组合采样
  decision_wait: 10s # 等待 10 秒，超过 10 秒后的 traceid 将不再处理
  num_traces: 1500000  # 内存中保存的 trace 数，假设每秒 1000 条 trace，最小不低于 1000 * decision_wait * 2；
                       # 设置过大会占用过多的内存资源，过小会导致部分 trace 被 drop 掉
  expected_new_traces_per_sec: 10
  policies: [
      {
        name: debug-worker-cluster-sample-policy,
        type: and,
        and:
          {
            and_sub_policy:
              [
                {
                  name: service-name-policy,
                  type: string_attribute,
                  string_attribute:
                    { key: k8s.cluster.id, values: [xxxxxxx] },
                },
                {
                  name: trace-status-policy,
                  type: status_code,
                  status_code: { status_codes: [ERROR] },
                },
                {
                  name: probabilistic-policy,
                  type: probabilistic,
                  probabilistic: { sampling_percentage: 1 },
                }
              ]
          }
      }
    ]

在 insight-otel-collector-config configmap 中的 otel col pipeline 中激活该 processor：

traces:
  exporters:
    - servicegraph
    - otlp/jaeger
  processors:
    - memory_limiter
    - tail_sampling # 👈
    - batch
  receivers:
    - otlp

重启 insight-opentelemetry-collector 组件。

部署或更新 Insight-agent，将链路数据的上报地址修改为 opentelemetry-collector-gateway LB 的 4317 端口地址。

....
    exporters:
      otlp/global:
        endpoint: insight-opentelemetry-collector-gateway.insight-system.svc.cluster.local:4317  # 👈 修改为 gateway/lb 地址

参考¶

sampling