CN112685500A - 一种基于区块链的链路追踪存证方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种基于区块链的链路追踪存证方法及装置。方法包括：根据前端应用程序的服务请求消息，生成完整的服务调用链；将所述服务调用链保存到fabric网络区块链上进行存证；将所述在fabric网络区块链上存证的调用链通过区块链浏览器进行展示。本申请实施例通过将服务请求执行过程中产生的服务调用数据在区块链上存证，保障了服务调用数据的安全性，使得数据不可被篡改。上链后的数据可以在区块链浏览器中进行展示，便于在服务调用出现异常时迅速查看出现问题的位置，或者在开发人员或维护人员需要查看服务调用数据时很快得到一个清晰的结果，提高工作效率。

Description

一种基于区块链的链路追踪存证方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于区块链的链路追踪存证方法、装置及存储介质。

背景技术

随着微服务架构和容器技术的兴起，应用程序背后的服务调用网络越来越复杂。一个应用程序可能由后台几十甚至几百个服务支撑，一个前端服务请求可能要通过数次服务调用才能完成。应用程序在调用对外暴露的一个接口时，可能需要很多个服务协同才能完成这个接口功能，如果链路上任何一个服务出现问题或者网络超时，都会形成导致接口调用失败。

目前的链路追踪技术实现了分布式链路追踪，去跟进一个请求到底有哪些服务参与，参与的顺序又是怎样的，从而使每个请求的步骤清晰可见，出了问题，很快定位。

但是随着业务的不断扩张，服务之间互相调用会越来越复杂，而产生的数量庞大的调用数据有很大可能被恶意篡改，一旦调用数据被篡改，当应用程序调用某个服务失败时，很难在已被篡改的调用数据中准确定位出现问题的位置，增加了应用程序的故障修复难度，且庞大的调用数据要想追溯和查找某一调用单元的数据非常困难。如何保证链路追踪记录的安全性和可追溯性成为亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本申请实施例提出一种基于区块链的链路追踪存证方法及装置，解决了链路追踪记录易被篡改，且可追溯性不高的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种基于区块链的链路追踪存证方法，方法包括：根据前端应用程序的服务请求消息，生成完整的服务调用链；将所述服务调用链保存到联盟区块链上进行存证；将所述在联盟区块链上存证的调用链，通过区块链浏览器进行展示。

本申请实施例通过将服务请求执行过程中产生的服务调用数据在区块链上存证，保障了服务调用数据的安全性，使得数据不可被篡改。上链后的数据可以在区块链浏览器中进行展示，便于在服务调用出现异常时迅速查看出现问题的位置，或者在开发人员或维护人员需要查看服务调用数据时很快得到一个清晰的结果，提高工作效率。

在一个实施方式中，在所述生成完整的服务调用链之前，所述方法还包括：根据所述前端应用程序的服务请求消息，初始化一个工作单元，并将所述工作单元作为所述服务调用链的初始工作单元；所述工作单元用于记录所述服务请求的每一步服务调用所执行的操作；将所述初始工作单元存入HBase数据库中；根据所述前端应用程序的服务请求消息，将接下来的每次服务调用所生成的工作单元存入HBase数据库中。

在一个实施方式中，所述方法还包括：通过异步读取方式，在所述HBase数据库中读出属于同一条服务调用链的工作单元，并根据所述工作单元的标识码，得到完整的服务调用链。

由于目前的微服务系统中应用程序背后的服务调用非常复杂，产生的服务调用数据量也非常大，因此通过将服务调用数据存入HBase数据库中，利用HBase数据库的读写速度快、扩容方便的优点，可以使服务调用数据的存取速度加快，在数据量不断增大的过程中也可以在HBase数据库的服务器集群中方便地添加服务器用来保存数据。

在一个实施方式中，所述并根据所述工作单元的标识码，得到完整的调用链，具体包括：所述工作单元的标识码包含所述工作单元所属服务调用链的标识码、父调用单元的标识码以及工作单元本身的标识码；在所述HBase数据库中，提取所述所属服务调用链标识码相同的工作单元，并根据所述工作单元的父调用单元标识码以及所述工作单元本身的标识码，确定各工作单元之间的父子关系，从而得到所述完整的服务调用链。

在一个实施方式中，所述联盟区块链为fabric网络区块链。

fabric网络区块链的优点是数据很难造假，造假后也可以通过追溯记录来追究法律责任，通过将服务调用链在fabric网络区块链上存证，可以保护服务调用数据不被篡改，且可以追溯恶意篡改者的信息。

在一个实施方式中，所述工作单元用于记录所述服务请求的每一步服务调用所执行的操作，具体包括：所述每一步服务调用所执行的操作包括执行HTTP请求、rpc调用、数据访问以及函数调用中的一种或多种操作。

在一个实施方式中，所述方法还包括：在创建所述工作单元的同时，在所述工作单元中添加时间戳。

在工作单元中添加时间戳一是为了方便查看一次服务请求执行完成所耗费的时间，在请求耗时过长时，开发人员可以针对性地判断程序是否发生了异常情况。二是时间戳可以记录服务请求执行过程中的每一次服务调用发生的相对时间，且无法更改，一旦某次服务调用数据被篡改，通过查看时间戳可以定位哪一次服务调用数据被篡改。

另一方面，本申请实施例提供了一种基于区块链的链路追踪存证装置，所述装置包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：根据前端应用程序的服务请求消息，生成完整的服务调用链；将所述服务调用链保存到联盟区块链上进行存证；将所述在联盟区块链上存证的调用链，通过区块链浏览器进行展示。

在一个实施方式中，所述处理器还用于在所述生成完整的服务调用链之前，根据所述前端应用程序的服务请求消息，初始化一个工作单元，并将所述工作单元作为所述服务调用链的初始工作单元；所述工作单元用于记录所述服务请求的每一步服务调用所执行的操作；以及将所述初始工作单元存入HBase数据库中；并根据所述前端应用程序的服务请求消息，将接下来的每次服务调用所生成的工作单元存入HBase数据库中。

另一方面，本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质为非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有至少一个程序，每个所述程序包括指令，所述指令当被终端执行时，使所述终端执行根据上述任一实施例所述的方法。

区块链具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征，本申请实施例将服务调用链追踪数据在联盟区块链上进行存证，使调用链追踪数据不易被篡改，且在区块链上追溯某一节点的数据内容更加易于实现，也节省查找数据的时间。而区块链浏览器是一个可以查询区块链数据的网站，区块链浏览器仅可以查询和区块链有关的信息或交易信息，是一种专业性很强的信息网站，这个网站里可以查询到区块链的所有相关信息。区块链浏览器有“精准度高”、“秒速查询”、“信息全面”等优点，在需要查看服务调用链具体信息时，通过区块链浏览器可以更加清晰明了且迅速地找到所需信息，提高维护人员的工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种基于区块链的链路追踪存证装置示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于区块链的链路追踪存证方法流程图；

图3为本申请实施例提供的一种基于区块链的链路追踪存证装置示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种基于区块链的链路追踪存证方法、装置及存储介质，下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。

图1为本申请实施例提供的一种基于区块链的链路追踪存证装置示意图，如图1所示，基于区块链的链路追踪存证装置100包括跟踪器(Tracer)110、HBase数据库120、fabric网络区块链130以及区块链浏览器140。

在一个实施例中，前端应用程序发出服务请求后，前端以及后端需要做不止一次服务调用，来完成该服务请求。例如在微服务系统中，一个来自用户的服务请求在前端(如前端界面)发出，然后通过远程调用，达到系统的中间件(如负载均衡、网关等)，最后达到后端服务，后端经过一系列的业务逻辑计算最后将数据返回给前端。

这个过程中势必会产生多次服务调用过程，跟踪器(Tracer)110的功能就是记录一个服务请求在执行过程中每次服务调用所产生的数据。该数据保存在一个工作单元(Span)中，工作单元用于记录一个服务请求执行过程中的每一步服务调用执行了什么操作，例如执行了一次HTTP请求、一次rpc调用、一次数据访问或者一次函数调用，也可以是每一次服务调用所产生的元数据。一次服务请求执行完成，会产生多个工作单元，多个工作单元按照相互之间的父子关系排列后即可成为一条完整的服务调用链，服务调用链是由很多个工作单元组成的树状结构的有向无环图，每个工作单元有父单元、子单元以及兄弟单元。

在一个实施例中，一次服务请求执行过程中的一次服务调用执行了一次函数调用，那么工作单元Span中会记录调用函数的相关数据，如调用的函数名、调用函数的过程等，并生成时间戳和标识码。追踪器110会保存这个工作单元的所有信息并将这些信息存入HBase数据库120中。

HBase数据库120用于存储上述服务请求消息执行过程所生成的完整的服务调用链，以及服务调用链中每个工作单元(Span)中记录的数据。fabric网络区块链130为联盟区块链，用于存证完整的服务调用链。区块链浏览器140用于展示fabric网络区块链130上存证的服务调用链中的具体数据。

图2为本申请实施例提供的一种基于区块链的链路追踪存证方法流程图。

S201、链路追踪存证装置100将前端应用程序的服务请求执行过程中生成的服务调用链中的工作单元存入HBase数据库120。

具体地，在前端应用发出一个服务请求时，跟踪器110中会产生一个初始工作单元Root Span，该服务请求在执行过程中会产生多次调用，每一次调用都会产生一个Span，所有Span组合在一起形成一条完整的服务调用链Trace。跟踪器110记录应用程序进行服务请求时所产生的所有工作单元Span，并将Span中的信息存入HBase数据库120中。

其中，服务调用链Trace与工作单元Span通过一个64位的标识码唯一标识，一个工作单元的标识码中包含该工作单元所属服务调用链的唯一标识码Trace_id、该工作单元的父调用单元的唯一标识码parent_id以及该工作单元的自身标识码Span_id。初始工作单元Root Span的Span_id＝Trace_id＝parent_id。因此，存入HBase数据库120中的信息至少包括：应用程序服务请求的每一步调用所执行的操作，Span中的标识码、时间戳等信息。

在一个实施例中，一个来自用户的服务请求在前端(如前端界面)发出时，跟踪器110中首先会初始化一个Root Span，此时的Root Span即形成了一条服务调用链的初始工作单元，Root Span的标识码即为这条服务调用链的标识码。当这个服务请求开始调用具体服务时，每调用一次服务，追踪器110中就会记录一个Span，追踪器110可以在记录新生成的Span的同时将已生成的Span以及这些Span中的信息存储到HBase数据库120中，节省存储时间的同时也节省追踪器110中的存储空间。HBase数据库120支持海量数据的存储查询，且扩容方便，适合存储大量的服务调用链相关数据。

S202、区块链节点在HBase数据库120中读出工作单元及其中的信息。

具体地，将链路追踪存证装置110所在地设备作为一个区块链节点，那么区块链节点通过异步读取方式在HBase数据库120中读出属于同一条服务调用链的工作单元及其中的信息。

异步读取方式的优点是当程序还在读取数据库中的数据时，区块链节点可以同时进行其他操作，不用一直等待数据读取过程结束。使用异步读取方式可以节省装置运行时间，在数据读取的过程中，区块链节点即可对取出的工作单元进行整理。

S203、区块链节点根据工作单元信息中的标识整理出完整的调用链。

具体地，区块链节点在HBase数据库中，提取具有相同Trace_id的若干个Span信息，并根据这些Span信息的parent_id以及Span_id，确定各个Span之间的父子关系，从而得到所述完整的服务调用链。

在一个实施例中，若Span A、Span B、Span C、Span D的Trace_id都为A，Span A的parent_id＝A，Span_id＝A；Span B的parent_id＝A，Span_id＝B；SpanC的parent_id＝A，Span_id＝C；Span D的parent_id＝B，Span_id＝D；那么根据它们之间的父子关系，可以得知该调用链的Trace_id＝A，初始单元为SpanA，Span A有两个子单元，分别是Span B、SpanC，Span B有一个子单元Span D。从而得到了一条完整的服务调用链。

S204、区块链节点将完整的服务调用链保存到fabric网络区块链130上进行存证。

在一个实施例中，当用户向区块链添加一条完整的服务调用链的事务块时，需要将该事务块传输到网络的所有节点。根据事务块的合法性(签名和事务的有效性)，区块链节点会检查该事务块是否有效，若事务块有效，就会接受该事务块。当一个区块链节点接受一个新的事务块时，区块链节点会保存该事务块并将它存储在需要与此区块链节点同步的其他区块链节点。

具体地，区块链节点将在HBase数据库120中提取并整理出的完整服务调用链传输到fabric网络区块链130上进行存证。

在一个实施例中，可以借助一个转账交易来实现数据上链。区块链节点先将服务调用链的每个工作单元中包含的字符串转换为16进制字符串，然后设置要发送的对象，即上述整理出的完整服务调用链。然后需要设置发送者的地址from，即本申请实施例中区块链节点的地址；交易消息的目标地址to，即fabric网络区块链的地址；以及交易包含的相关数据的字符串data，data字段中携带上述转换为16进制字符串后的服务调用链中的数据。这样就完成了将完整服务调用链中的数据传输到区块链上存证的操作。

fabric网络区块链的优点是数据很难造假，造假后也可以通过追溯记录来追究法律责任。从而使保存在区块链上的完整服务调用链中的数据无法轻易被篡改，即使被人恶意篡改也可以追溯到篡改记录，并追究篡改者的法律责任。且服务调用链的工作单元中含有时间戳，时间戳记录了每个工作单元产生时的相对时间，是不可更改的，且区块链中每一次改动都会有记录，并为这条记录产生新的时间戳。若有人恶意更改了其中的一个工作单元中记录的数据，这个工作单元的时间戳就会变为更改时的时间戳，即可暴露篡改者更改的是哪个工作单元，从而定位篡改位置。

S205、在区块链浏览器140中展示和查看调用链。

具体地，在区块链浏览器140中展示调用链数据，可以方便地查看或追溯前端程序服务调用的过程，在前端程序的一个服务请求调用失败时，可以通过查看区块链浏览器中存证的这条服务请求调用链的Span信息，快速定位出调用过程哪一步出现异常，及时修复程序故障。

区块链浏览器仅可以查询和区块链有关的信息或交易信息，是一种专业性很强的信息网站，这个网站里可以查询到区块链的所有相关信息。区块链浏览器有“精准度高”、“秒速查询”、“信息全面”等优点，在需要查看服务调用链中的具体数据时，通过区块链浏览器可以更加清晰明了且迅速地找到所需信息，提高维护人员的工作效率。且区块链浏览器只有查看区块链中的内容的功能，并不可以在区块链浏览器中对服务调用数据进行修改，在展示服务调用数据的同时保护了服务调用数据的安全。

图3为本申请实施例提供的一种基于区块链的链路追踪存证装置示意图，如图3所示，装置包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

根据前端应用程序的服务请求消息，生成完整的服务调用链；将服务调用链保存到联盟区块链上进行存证；将在联盟区块链上存证的调用链，通过区块链浏览器进行展示。

在一个实施例中，处理器还用于在所述生成完整的服务调用链之前，根据所述前端应用程序的服务请求消息，初始化一个工作单元，并将工作单元作为服务调用链的初始工作单元；工作单元用于记录所述服务请求的每一步服务调用所执行的操作；以及将初始工作单元存入HBase数据库中；并根据前端应用程序的服务请求消息，将接下来的每次服务调用所生成的工作单元存入HBase数据库中。

本申请实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质为非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有至少一个程序，每个所述程序包括指令，所述指令当被终端执行时，使所述终端执行根据上述任一实施例所述的方法。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，并不用于限制本申请。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在不脱离本申请原理的前提下所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的链路追踪存证方法，其特征在于，所述方法包括：

根据前端应用程序的服务请求消息，生成完整的服务调用链；

将所述服务调用链保存到联盟区块链上进行存证；

将所述在联盟区块链上存证的调用链，通过区块链浏览器进行展示。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的链路追踪存证方法，其特征在于，在所述生成完整的服务调用链之前，所述方法还包括：

根据所述前端应用程序的服务请求消息，初始化一个工作单元，并将所述工作单元作为所述服务调用链的初始工作单元；所述工作单元用于记录所述服务请求的每一步服务调用所执行的操作；

将所述初始工作单元存入HBase数据库中；根据所述前端应用程序的服务请求消息，将接下来的每次服务调用所生成的工作单元存入HBase数据库中。

3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的链路追踪存证方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过异步读取方式，在所述HBase数据库中读出属于同一条服务调用链的工作单元，并根据所述工作单元的标识码，得到完整的服务调用链。

4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的链路追踪存证方法，其特征在于，所述并根据所述工作单元的标识码，得到完整的调用链，具体包括：

所述工作单元的标识码包含所述工作单元所属服务调用链的标识码、父调用单元的标识码以及工作单元本身的标识码；

在所述HBase数据库中，提取所述所属服务调用链标识码相同的工作单元，并根据所述工作单元的父调用单元标识码以及所述工作单元本身的标识码，确定各工作单元之间的父子关系，从而得到所述完整的服务调用链。

5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的链路追踪存证方法，其特征在于，所述联盟区块链为fabric网络区块链。

6.根据权利要求2所述的一种基于区块链的链路追踪存证方法，其特征在于，所述工作单元用于记录所述服务请求的每一步服务调用所执行的操作，具体包括：

所述每一步服务调用所执行的操作包括执行HTTP请求、rpc调用、数据访问以及函数调用中的一种或多种操作。

7.根据权利要求2所述的一种基于区块链的链路追踪存证方法，其特征在于，所述方法还包括：

在创建所述工作单元的同时，在所述工作单元中添加时间戳。

8.一种基于区块链的链路追踪存证装置，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

根据前端应用程序的服务请求消息，生成完整的服务调用链；

将所述服务调用链保存到联盟区块链上进行存证；

将所述在联盟区块链上存证的调用链，通过区块链浏览器进行展示。

9.根据权利要求8所述的一种基于区块链的链路追踪存证装置，其特征在于，所述处理器还用于在所述生成完整的服务调用链之前，根据所述前端应用程序的服务请求消息，初始化一个工作单元，并将所述工作单元作为所述服务调用链的初始工作单元；所述工作单元用于记录所述服务请求的每一步服务调用所执行的操作；以及将所述初始工作单元存入HBase数据库中；并根据所述前端应用程序的服务请求消息，将接下来的每次服务调用所生成的工作单元存入HBase数据库中。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有至少一个程序，每个所述程序包括指令，所述指令当被终端执行时，使所述终端执行根据权利要求1-7任一项所述的方法。

Images