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[Opencensus - Trace] Opencensus를 이용한 gRPC Global Tracing

ccambo 2020. 12. 20. 01:07

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Opencensus를 이용한 gRPC Global Tracing

Overview

Opencensus를 사용해서 시스템의 추적 및 매트릭을 수집하고 선택한 백엔드로 내보내 분산 시스템에 대한 관찰성을 제공할 수 있다.

간단하게 gRPC 상에서 추적을 검증하기 위한 용도이므로 단순히 바이트를 포함하는 페이로드를 받아서 대문자 처리를 하는 서비스를 대상으로 검토해 보도록 한다.

Requirements

go : Download and install - The Go Programming Language 를 통해 설치
gRPC
```
$ go get -u google.golang.org/grpc
```

Protocol Buffer v3 : Quick start – gRPC 문서의 내용에 따라서 Releases · protocolbuffers/protobuf · GitHub 에서 바이너리를 받을 수 있다.

# linux apt or apt-get
$ apt install -y protobuf-compiler
$ protoc --verion # 버전 3+ 확인

# Mac Homebrew
$ brew install protobuf
$ protoc --version # 버전 3+ 확인

Go 용 protoc 플러그인

$ go get -u github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go

Creating our gRPC Service

추적을 활성화하기 위해서는 다음과 같은 패키지가 필요하다.

Opencensus gRPC 지원 : go.opencensus.io/plugin/ocgrpc
Opencensus Trace 지원 : go.opencensus.io/trace

매트릭을 활성화하기 위해서는 다음과 같은 패키지가 필요하다.

서버 핸들러 : go.opencensus.io/plugin/ocgrpc.SserverHandler
클라이언트 핸들러 : go.opencensus.io/plugin/ocgrpc.ClientHandler
서버 gRPC 측정 항목 보기 : https://godoc.org/go.opencensus.io/plugin/ocgrpc#DefaultServerViews
클라이언트 gRPC 측정 항목 보기 : https://godoc.org/go.opencensus.io/plugin/ocgrpc#DefaultClientViews

Protobuf 정의

rpc 폴더를 생성하고 defs.proto 파일에 아래와 같이 정의를 구성한다.

syntax = "proto3";

package rpc;

message Payload {
    int32 id = 1;
    bytes data = 2;
}

service Fetch {
    rpc Capitalize(Payload) returns (Payload) {}
}

gRPC 서비스 생성

정의한 파일을 protoc로 컴파일 한다.

# protoc 
$ protoc -I rpc rpc/defs.proto --go_out=plugins=grpc:rpc

정상적으로 수행되면 defs.pb.go 파일이 생성된다.

서버 구현

server.go 파일을 생성하고 아래와 같이 구성한다.

package main

import (
    "bytes"
    "context"
    "log"
    "net"
    "google.golang.org/grpc"
    "oc.tutorials/ocgrpc/rpc"
)

type fetchIt int

// Compile time assertion that fetchIt implements FetchServer.
var _ rpc.FetchServer = (*fetchIt)(nil)

func (fi *fetchIt) Capitalize(ctx context.Context, in *rpc.Payload) (*rpc.Payload, error) {
    out :=  &rpc.Payload{
        Data: bytes.ToUpper(in.Data),
    }

    return out, nil
}

func main() {
    addr := ":9988"
    ln, err := net.Listen("tcp", addr)
    if nil != err {
        log.Fatalf("gRPC server: failed to listen: %v", err)
    }

    srv := grpc.NewServer()
    rpc.RegisterFetchServer(srv, new(fetchIt))

    log.Printf("fetchIt gRPC server serving at %q", addr)
    if err := srv.Serve(ln); nil != err {
        log.Fatalf("gRPC server: error serving: %v", err)
    }
}

이제 실행해서 클라이언트 호출에 대기한다.

$ go run server.go

클라이언트 구현

클라이언트는 gRPC 채널을 통해서 서버와 통신하며 바이트 단위로 전송하고 대문자 처리된 결과를 받게 된다.

client.go 파일을 생성하고 아래와 같이 구성한다.

package main

import (
    "bufio"
    "context"
    "fmt"
    "log"
    "os"

    "google.golang.org/grpc"
    "oc.tutorials/ocgrpc/rpc"
)

func main() {
    serverAddr := ":9988"
    cc, err := grpc.Dial(serverAddr, grpc.WithInsecure())
    if nil != err {
        log.Fatalf("fetchIt gRPC client failed to dial to server: %v", err)
    }

    fc := rpc.NewFetchClient(cc)

    fIn := bufio.NewReader(os.Stdin)
    for {
        fmt.Print("> ")
        line, _, err := fIn.ReadLine()
        if nil != err {
            log.Printf("Failed to read a line in: %v", err)
            return
        }

        ctx := context.Background()
        out, err := fc.Capitialize(ctx, &rpc.Payload{Data: line})
        if nil != err {
            log.Printf("fetchIt gRPC client got error from server: %v", err)
            continue
        }
        fmt.Printf("< %s\n\n", out.Data)
    }
}

이제 실행해서 입력한 결과를 확인할 수 있다.

$ go run client.go
> foo
< FOO

> bar
< BAR

Instrumentation

위의 예제에 추적과 매트릭에 대한 계측을 추가한다.

서버 계측

추적

추적을 측정하기 위해서는 grpc.StatsHandler에 ServerHandler를 등록해서 gRPC 측정항목을 추출하고 추적할 수 있도록 추가해 줘야 한다.

import (
  ...
  "go.opencensus.io/trace"
)

func (fi *fetchIt) Capitalize(ctx context.Context, in *rpc.Payload) (*rpc.Payload, error) {
  ctx, span := trace.StartSpan(ctx, "oc.tutorials.grpc.Capitalize")
  defer span.End()

  ...
}

func main() {
  ...
  srv := grpc.NewServer(grpc.StatsHandler(&ocgrpc.ServerHandler{}))
  ...
}

매트릭

매트릭을 측정하기 위해서는 필요한 View 정보를 추가해 줘야 한다.

import (
  ...
  "go.opencensus.io/plugin/ocgrpc"
  "go.opencensus.io/stats/view"
)

func main() {
  ...
  if err := view.Register(ocgrpc.DefaultServerViews...); nil != err {
    log.Fatalf("Failed to register ocgrpc server views: %v", err)
  }

  srv := grpc.NewServer(grpc.StatsHandler(&ocgrpc.ServerHandler{}))
  ...
}

완성된 최종 서버 코드

추출 및 수집된 데이터를 확인하기 위해서 stackdriver를 Exporter로 등록하는 정보를 추가해 줘야 한다. (Exporter는 다양하므로 선호하는 것을 활용해도 된다)

package main

import (
  "bytes"
  "context"
  "log"
  "net"

  "go.opencensus.io/plugin/ocgrpc"
  "go.opencensus.io/stats/view"
  "go.opencensus.io/trace"
  "google.golang.org/grpc"

  "oc.tutorials/ocgrpc/rpc"

  // The exporter to extract our metrics and traces
  "contrib.go.opencensus.io/exporter/stackdriver"
)

type fetchIt int

// Compile time assertion that fetchIt implements FetchServer.
var _ rpc.FetchServer = (*fetchIt)(nil)

func (fi *fetchIt) Capitalize(ctx context.Context, in *rpc.Payload) (*rpc.Payload, error) {
  ctx, span := trace.StartSpan(ctx, "oc.tutorials.grpc.Capitalize")
  defer span.End()

  out := &rpc.Payload{
    Data: bytes.ToUpper(in.Data),
  }
  return out, nil
}

func main() {
  if err := view.Register(ocgrpc.DefaultServerViews...); nil != err {
    log.Fatalf("Failed to register ocgrpc server views: %v", err)
  }

  // Create and register the exporter
  sd, err := stackdriver.NewExporter(stackdriver.Options{
    ProjectID:    "census-demos", // Insert your projectID here
    MetricPrefix: "ocgrpctutorial",
  })
  if nil != err {
    log.Fatalf("Failed to create Stackdriver exporter: %v", err)
  }
  defer sd.Flush()
  trace.RegisterExporter(sd)
  sd.StartMetricsExporter()
  defer sd.StopMetricsExporter()
  // For demo purposes let's always sample
  trace.ApplyConfig(trace.Config{DefaultSampler: trace.AlwaysSample()})

  addr := ":9988"
  ln, err := net.Listen("tcp", addr)
  if nil != err {
    log.Fatalf("gRPC server: failed to listen: %v", err)
  }
  srv := grpc.NewServer(grpc.StatsHandler(&ocgrpc.ServerHandler{}))
  rpc.RegisterFetchServer(srv, new(fetchIt))
  log.Printf("fetchIt gRPC server serving at %q", addr)
  if err := srv.Serve(ln); nil != err {
    log.Fatalf("gRPC server: error serving: %v", err)
  }
}

클라이언트 계측

추적

추적을 측정하기 위해서는 grpc.StatsHandler에 ClientHandler를 등록해서 gRPC 측정항목을 추출하고 추적할 수 있도록 추가해 줘야 한다.

import (
  ...
  "go.opencensus.io/trace"
)

func main() {
  ...
  cc, err := grpc.Dial(serverAddr, grpc.WithInsecure(), grpc.WithStatsHandler(new(ocgrpc.ClientHander)))
  ...
  ctx, span := trace.StartSpan(context.Background(), "oc.tutorials.grpc.ClientCapitalize")
  out, err := fc.Capitalize(ctx, &rpc.Payload{Data: line})
  if nil != err {
    span.SetStatus(trace.Status{Code: trace.StatusCodeInternal, Message: err.Error()})
    log.Printf("fetchIt gRPC client got error from server: %v", err)
  } else {
    fmt.Printf("< %v\n\n", out.Data)
  }
  span.End()
  ...
}

매트릭

매트릭을 측정하기 위해서는 필요한 View 정보를 추가해 줘야 한다.

import (
  ...
  "go.opencensus.io/plugin/ocgrpc"
  "go.opencensus.io/stats/view"
  "go.opencensus.io/trace"
)

func main() {
  ...
  if err := view.Register(ocgrpc.DefaultClientViews...); nil != err {
    log.Fatalf("Failed to register ocgrpc client views: %v", err)
  }
  cc, err := grpc.Dial(serverAddr, grpc.WithInsecure(), grpc.WithStatsHandler(new(ocgrpc.ClientHander)))
}

완성된 클라이언트 코드

package main

import (
  "bufio"
  "context"
  "fmt"
  "log"
  "os"

  "go.opencensus.io/plugin/ocgrpc"
  "go.opencensus.io/stats/view"
  "go.opencensus.io/trace"
  "google.golang.org/grpc"

  "oc.tutorials/ocgrpc/rpc"

  // The exporter to extract our metrics and traces
  "contrib.go.opencensus.io/exporter/stackdriver"
)

func main() {
  if err := view.Register(ocgrpc.DefaultClientViews...); nil != err {
    log.Fatalf("Failed to register ocgrpc client views: %v", err)
  }

  // Create and register the exporter
  sd, err := stackdriver.NewExporter(stackdriver.Options{
    ProjectID:    "census-demos", // Insert your projectID here
    MetricPrefix: "ocgrpctutorial",
  })
  if nil != err {
    log.Fatalf("Failed to create Stackdriver exporter: %v", err)
  }
  defer sd.Flush()
  trace.RegisterExporter(sd)
  sd.StartMetricsExporter()
  defer sd.StopMetricsExporter()
  // For demo purposes let's always sample
  trace.ApplyConfig(trace.Config{DefaultSampler: trace.AlwaysSample()})

  serverAddr := ":9988"
  cc, err := grpc.Dial(serverAddr, grpc.WithInsecure(), grpc.WithStatsHandler(new(ocgrpc.ClientHandler)))
  if nil != err {
    log.Fatalf("fetchIt gRPC client failed to dial to server: %v", err)
  }
  fc := rpc.NewFetchClient(cc)

  fIn := bufio.NewReader(os.Stdin)
  for {
    fmt.Print("> ")
    line, _, err := fIn.ReadLine()
    if nil != err {
      log.Printf("Failed to read a line in: %v", err)
      return
    }

    ctx, span := trace.StartSpan(context.Background(), "oc.tutorials.grpc.ClientCapitalize")
    out, err := fc.Capitalize(ctx, &rpc.Payload{Data: line})
    if nil != err {
      span.SetStatus(trace.Status{Code: trace.StatusCodeInternal, Message: err.Error()})
      log.Printf("fetchIt gRPC client got error from server: %v", err)
    } else {
      fmt.Printf("< %s\n\n", out.Data)
    }
    span.End()
  }
}

Example Traces

GCP와 연계를 했고 stackdriver를 선택해서 추적 정보를 Export 했다면 Goolgle Cloud Platform Trace 정보 를 통해서 처리된 작업을 확인할 수 있다.

Example Metrics

GCP와 연계를 했고 stackdriver를 선택해서 매트릭 정보를 Export 했다면 Google Cloud Platform Metrics 정보 를 통해서 처리된 작업을 확인할 수 있다.

참고 자료

OpenCensus

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