トレースの概念

呼び出しスタック は、コード実行の番号付きリストです。 コードが他のコードを呼び出すたびに、新しいコードはスタックの一番上に置かれる。 コールスタックは、あらゆるプログラミング言語のランタイムで使用され、通常はスタックトレースとして出力される。 エラーが発生すると、スタックトレースはエラーに至ったコールをトレースする。

例えば、以下のエラー・メッセージは Apple は数値ではありませんを示しています。 コールスタックと組み合わせることで、複雑なシステムでもどこでエラーが発生したかを絞り込むことができる。 NumberUtil アルゴリズムは多くの場所で使用される可能性があるため、通常、メッセージのみでは不十分です。

Thread.run()
  HttpFramework.service()
    HttpFramework.dispatch()
      ShoppingCart.update()
        ShoppingCart.updateCart()
          ShoppingCart.parseQuantity()
            ShoppingCart.convertParams()
              NumberUtil.convert()  <-- Error: "Apple is not a number"

なぜエラーが発生したかを理解するには、コールスタックを使って、エラーから関連するビジネスメソッド（この場合は ShoppingCart.parseQuantity() ）まで遡る。

呼び出しスタック自体はモニタリングには不十分です。 これらの情報は読みやすくなく、システムのパフォーマンスや可用性と全体的な健康状態を関連付ける情報を提供しない。 コード実行時に何が起きているかを確認し、相関をとるには、プロセス・アクティビティ、リソース使用量、キューイング、アクセス・パターン、負荷とスループット、システム、アプリケーションの健全性などの情報を考慮する。

サービス指向アーキテクチャ（SOA）の導入により、コールスタックはバラバラになった。 例えば ShoppingCart ロジックはサーバーAに、 NumberUtil はサーバーBにある。 サーバーBのエラートレースには、パースエラーの短いコールスタックのみが含まれている。 サーバーAでは、サーバーBで何か問題が発生したことを示す新しいエラーが発生するが、問題そのものは表示されない。

トラブルシューティングが容易な1つのエラー・コールスタックではなく、2つのエラーを持つ2つのコールスタックになってしまう。 また、この2つの間には何のつながりもないため、両方に同時にアクセスすることは不可能だ。

サーバー A:

Thread.run()
  HttpFramework.service()
    HttpFramework.dispatch()
      ShoppingCart.update()
        ShoppingCart.updateCart()
          ShoppingCart.parseQuantity()
            ShoppingCart.convertParams()
              RestClient.invokeConversion() <-- Error: Unkown

サーバーB：

Thread.run()
  HttpFramework.service()
    HttpFramework.dispatch()
      NumberUtil.convert()  <-- Error: "Apple is not a number"

分散トレースの背後にある考え方は、2つのエラー・コール・スタックを互いに接続することによって、この問題を解決することである。 サーバーAがサーバーBを呼び出すとき、アプリケーション・パ フォーマンス・モニタリング（APM）ツールは、APMシステム内のコールスタック間の共通 参照ポイントとして機能する識別子を呼び出しに追加する。 このメカニズムは 相関 と呼ばれ、1 つのエラーを生成するために 2 つの呼び出しスタックを結合します。

Thread.run()
  HttpFramework.service()
    HttpFramework.dispatch()
      ShoppingCart.update()
        ShoppingCart.updateCart()
          ShoppingCart.parseQuantity()
            ShoppingCart.convertParams()
              RestClient.invokeConversion()
                Thread.run()
                  HttpFramework.service()
                    HttpFramework.dispatch()
                      NumberUtil.convert()  <-- Error: "Apple is not a number"

リモートコールがどこで行われ、コールスタックのどのサーバー部分で実行されたかを理解することで、 ShoppingCart がエラーのコンテキストであり、 NumberUtil がショッピングカートのアクティビティを失敗させたことを突き止めることができる。

しかし、前述の例は、APMツールが、パフォーマンス測定値を取得し表示するために使用されるのと同じメカニズムを使用してエラーをトレースすることを示している。 トレースには、パフォーマンスの数値が注釈として表示される：

413 Thread.run()
413   HttpFramework.service()
413     HttpFramework.dispatch()
412       ShoppingCart.update()
411         ShoppingCart.updateCart()
211           ShoppingCart.parseQuantity()
210             ShoppingCart.convertParams()
200               RestClient.invokeConversion()
 10                 Thread.run()
 10                   HttpFramework.service()
 10                     HttpFramework.dispatch()
  5                       NumberUtil.convert()

ショッピングカートの更新を実行した合計時間は約413ミリ秒である。数字の変換（NumberUtil.convert() ）には5ミリ秒かかっている。この間に費やされる時間は多くの呼び出しに分散されるので、実質的な崖を探していることになる。 この例では、カートの更新（ShoppingCart.updateCart() ）に合計411ミリ秒を要したが、解析（ShoppingCart.parseQuantity() ）には211ミリ秒しか要しなかった。これ自体、リモート・コールにほとんどの時間を費やしている。

トレースの継続性とは、1 つの外部要求によって起動された呼び出しが 1 つのトレースに収集されることを意味します。 Instana は、 HTTP ヘッダー、 gRPC メタデータ、 Kafka メッセージヘッダー、AMQP ヘッダー、JMS ヘッダーなど、メタデータを追加するプロトコル固有の手段を採用しています。 メタデータを追加することで、すべてのプロトコルとサービスにわたってトレースの連続性を確保する。

メタデータをサポートしない通信プロトコルは、トレースの連続性をサポートしない。つまり、そのようなプロトコルで別のサービスを呼び出すと、発信コールはトレースツリーのリーフになる。 コールのレシーバーで起こる作業は、そのトレースの一部ではない。 その代わり、コールを受信すると新しいトレースが開始され、レシーバーでトリガーされる後続のコールはすべて、この新しいトレースに属する。

トレースの継続性は、以下の場合にはサポートされません。

• Kafka バージョン 0.10 まで ( Kafka はバージョン 0.11 でヘッダーを導入 )
• Node.js パッケージ kafka-node を使って Kafka メッセージを送受信する（つまり、このパッケージはヘッダーに対応していない）。 Node.js で Kafka を使用する場合は、 kafka-node の代わりに npm パッケージ kafkajs を使用してください。 kafkajs はトレースの連続性をサポートしているからです。 詳細については、受信メッセージのトレース継続に関する 補足説明を参照)
• NATS および NATS ストリーミング・メッセージング
• Microsoft Message Queue

以下の Instana トレーサは、 X-INSTANA-T や X-INSTANA-S のような独自ヘッダに加えて、 HTTP や HTTPS の通信のための W3C トレースコンテキスト仕様をサポートしています：

• .NET コア
• .NET
• Apache HTTPd
• Clojure
• Go
• Haskell
• Java
• Kotlin
• Node.js
• Python
• Ruby
• Scala

以下の Instana トレーサーは現在、 W3C トレースコンテキスト仕様をサポートしていません。 X-INSTANA-T や X-INSTANA-S のような独自のヘッダーのみがサポートされている：

• Envoy
• NGINX
• PHP

異なるサービス間でのトレースの連続性を確保するため、Instana のトレーサーは、プロトコルによって異なるヘッダーまたはメタデータプロパティを使用します。