Jaeger Tracing là gì? Cách hoạt động và ứng dụng trong hệ thống phân tán

Khi ứng dụng phát triển theo mô hình microservices, một request có thể đi qua nhiều service, database và API trước khi hoàn tất, khiến việc xác định nguyên nhân gây lỗi hoặc chậm trở nên khó khăn. Jaeger Tracing giúp doanh nghiệp theo dõi toàn bộ hành trình của request trong hệ thống phân tán thông qua trace và span. Để hiểu rõ hơn, cùng Viettel IDC theo dõi bài viết sau đây để tìm hiểu Jaeger Tracing là gì, hoạt động như thế nào và mang lại những lợi ích gì cho hệ thống hiện đại nhé. 

Jaeger Tracing là gì?

Jaeger là một hệ thống distributed tracing mã nguồn mở, được phát triển để theo dõi các request khi chúng di chuyển qua nhiều thành phần trong một hệ thống phân tán. Jaeger ban đầu được phát triển tại Uber và hiện là một dự án thuộc Cloud Native Computing Foundation. Công cụ này tập trung vào việc giúp đội ngũ kỹ thuật quan sát hành trình của request, xác định thành phần gây lỗi hoặc tạo độ trễ và phân tích mối quan hệ giữa các service.

Để hiểu rõ Jaeger Tracing, cần nắm được hai khái niệm cốt lõi là Trace và Span. Trace đại diện cho toàn bộ hành trình của một request từ lúc bắt đầu đến khi hoàn tất. Trong khi đó, Span là một đơn vị công việc cụ thể nằm bên trong Trace, chẳng hạn một HTTP request, một truy vấn database hoặc một lời gọi đến service khác. Một Trace có thể bao gồm hàng chục hoặc hàng trăm Span tùy thuộc vào mức độ phức tạp của hệ thống. Các Span được liên kết với nhau theo quan hệ giữa các hoạt động, giúp Jaeger tái hiện lại luồng xử lý của request dưới dạng timeline.

Vì sao hệ thống cần Jaeger Tracing?

Khi hệ thống chuyển từ kiến trúc monolithic sang microservices, số lượng thành phần cần quản lý tăng lên đáng kể. Mỗi service có thể chạy trên container hoặc node khác nhau, sử dụng database riêng và giao tiếp thông qua API hoặc message broker. Điều này khiến việc theo dõi một request từ đầu đến cuối trở nên phức tạp.

Jaeger giải quyết bài toán này bằng cách liên kết các hoạt động thuộc cùng một request thành một Trace. Khi mở Trace, kỹ sư có thể nhìn thấy request đã đi qua những service nào, mỗi bước mất bao lâu và thành phần nào phát sinh lỗi.

Jaeger đặc biệt hữu ích trong các trường hợp sau:

- Xác định điểm gây chậm: Một API có latency cao chưa chắc bản thân API xử lý chậm. Nguyên nhân có thể đến từ database, service phụ thuộc hoặc một API bên ngoài. Trace giúp phân tách thời gian xử lý của từng Span để tìm ra thành phần cần kiểm tra.

- Theo dõi request xuyên nhiều microservices: Trace ID cho phép liên kết các Span được tạo ở những service khác nhau, từ đó hình thành một hành trình thống nhất thay vì các log rời rạc.

- Hỗ trợ phân tích lỗi: Khi một request thất bại, đội ngũ kỹ thuật có thể xem Trace để xác định Span nào phát sinh lỗi và lỗi xảy ra ở bước nào trong chuỗi xử lý.

- Phân tích dependency giữa các service: Dữ liệu tracing giúp đội ngũ vận hành hiểu cách các service giao tiếp với nhau và phát hiện những dependency có thể ảnh hưởng đến hiệu năng hoặc độ ổn định của hệ thống.

- Tối ưu hiệu năng ứng dụng: Thông qua thời lượng của từng Span, developer có thể phát hiện những thao tác thường xuyên chiếm nhiều thời gian và tìm hướng cải thiện logic ứng dụng, truy vấn database hoặc cơ chế giao tiếp giữa các service.

Jaeger Tracing hoạt động như thế nào?

Jaeger Tracing hoạt động theo một quy trình liên tục từ lúc request bắt đầu, dữ liệu tracing được tạo ra cho đến khi trace được lưu trữ và hiển thị để kỹ sư phân tích. Về tổng thể, quy trình có thể hiểu theo bốn bước chính gồm:

Bước 1: Tạo Trace và Span

Khi một request bắt đầu, hệ thống tạo một Trace ID để nhận diện toàn bộ hành trình của request. Mỗi hoạt động bên trong request được ghi nhận thành một Span, chẳng hạn gọi API, truy vấn Database hoặc giao tiếp với một service khác. Các Span được liên kết với nhau để tạo thành một Trace hoàn chỉnh. Nhờ đó, đội ngũ kỹ thuật có thể biết request đã đi qua những thành phần nào và mỗi thành phần mất bao nhiêu thời gian.

Bước 2: Thu thập và truyền dữ liệu Trace

Sau khi Span được tạo, dữ liệu tracing được thu thập và chuyển đến hệ thống xử lý. Trong kiến trúc hiện đại, OpenTelemetry Collector có thể đảm nhiệm vai trò tiếp nhận và chuyển dữ liệu đến Jaeger. Với hệ thống có lượng request lớn, sampling có thể được sử dụng để kiểm soát số lượng Trace cần thu thập, từ đó giảm tải cho ứng dụng, network và hệ thống lưu trữ.

Bước 3: Lưu trữ và truy vấn Trace

Dữ liệu Trace sau khi được thu thập sẽ được lưu trữ để phục vụ việc tìm kiếm và phân tích. Khi cần kiểm tra một request, đội ngũ kỹ thuật có thể truy vấn Trace dựa trên các thông tin phù hợp như Trace ID, service hoặc thời gian. Việc lưu trữ cần đi kèm chính sách retention và dung lượng phù hợp để kiểm soát lượng dữ liệu phát sinh trong quá trình vận hành.

Bước 4: Phân tích Trace trên Jaeger UI

Jaeger UI hiển thị Trace dưới dạng timeline, giúp kỹ sư quan sát toàn bộ quá trình xử lý request. Mỗi Span thể hiện một hoạt động cùng thời gian thực hiện, trạng thái và các thông tin liên quan. Từ timeline này, kỹ sư có thể nhanh chóng xác định Span gây chậm, Span phát sinh lỗi hoặc service cần kiểm tra, sau đó kết hợp với log và metric để tìm nguyên nhân cụ thể.

Ưu điểm và hạn chế của Jaeger Tracing

Jaeger Tracing mang lại nhiều giá trị cho hệ thống phân tán nhưng không phải là giải pháp phù hợp với mọi trường hợp. Trước khi triển khai, doanh nghiệp cần cân nhắc cả lợi ích và những yêu cầu về tài nguyên, vận hành và kiến trúc.

Ưu điểm của Jaeger Tracing:

- Khả năng theo dõi request xuyên nhiều service: Trace giúp liên kết các hoạt động thành một luồng thống nhất để kỹ sư dễ dàng quan sát.

- Khả năng phân tích latency: Timeline của Span giúp xác định thành phần nào đang chiếm nhiều thời gian trong request. Thay vì kiểm tra toàn bộ hệ thống, đội ngũ kỹ thuật có thể tập trung vào những Span bất thường.

- Hỗ trợ quá trình troubleshooting: Khi một request lỗi, Trace có thể giúp xác định lỗi xuất hiện ở service hoặc operation nào. Nếu kết hợp với log, kỹ sư có thêm dữ liệu để tìm nguyên nhân cụ thể.

Hạn chế của Jaeger Tracing: 

- Chi phí lưu trữ: Khi số lượng request lớn, lượng Span phát sinh cũng tăng theo. Nếu doanh nghiệp giữ toàn bộ dữ liệu trong thời gian dài, storage có thể nhanh chóng trở thành một khoản chi phí đáng kể.

- Không thể thay thế log và metric: Tracing cho biết request đã đi qua đâu và mất bao lâu, nhưng không phải lúc nào cũng cung cấp đủ thông tin chi tiết về sự kiện bên trong service. Vì vậy, doanh nghiệp vẫn cần duy trì hệ thống log và metric phù hợp.

Kết luận

Bài viết trên đã làm rõ Jaeger Tracing là gì, cách hoạt động cũng như những ưu nhược điểm. Hi vọng sẽ giúp doanh nghiệp nhận diện vai trò của distributed tracing trong việc theo dõi request giữa các service và xác định nguyên nhân gây lỗi hoặc độ trễ. Với khả năng tạo, thu thập, lưu trữ và trực quan hóa Trace, Jaeger đặc biệt phù hợp với microservices và hệ thống phân tán.