解读

在国内一线互联网与 Rust 基础设施团队面试中，**“async 代码里 span 上下文丢失”**是高频踩坑点。面试官真正想考察的是：

1. 你是否理解 Future 在 await 点被切分后，当前线程的 ThreadLocal 状态（含 tracing span）会消失；
2. 你是否掌握 tracing 提供的 Instrument 机制以及 tokio 任务内 span 传播的最佳实践；
3. 你是否能在 高并发、多线程调度场景下，避免重复创建 span 造成性能回退，同时保证链路追踪完整。
   答不出“Instrument 包装 + 显式 follow_from”基本会被判定为“只写过玩具异步代码”。

知识点

1. Span 与 Trace 概念：Span 代表一次逻辑操作，Trace 由多 Span 构成树形调用链。
2. ThreadLocal 与 await 断层：Rust async 状态机在 await 点可能跨线程，ThreadLocal 的 Span::current() 会失效。
3. tracing::Instrument：给 Future 打上的“编译期钩子”，在每次轮询时自动进入/退出 span，保证上下文跟随状态机移动。
4. follow_from 关系：异步任务 spawn 到新线程后，用 child_span.follows_from(parent_span) 保留因果，避免树形断裂。
5. #[instrument]：属性宏自动在函数入口创建 span，并注入 fn %name、fields 等信息，减少样板。
6. 性能陷阱：在热路径上频繁 span!() 会触发原子引用计数，应复用静态字段或关闭 debug 级别。
7. tokio-console 兼容性：span 必须 'static 且能跨线程，否则 console 订阅器无法正确归因。

答案

1. 在 Future 链上显式使用 .instrument(span)：

use tracing::{info, span, Level, Instrument};

async fn do_business(id: u64) {
    let span = span!(Level::INFO, "biz", id);
    async move {
        info!("step 1");
        some_async_op().await;
        info!("step 2");
    }
    .instrument(span)   // **关键：把 span 绑定到 Future**
    .await
}

2. 对于 tokio::spawn 的新任务，把父 span 作为参数传入并在子任务内重建：

let parent = tracing::Span::current();
tokio::spawn(async move {
    let _g = parent.enter();          // 同步点
    let child = tracing::info_span!("worker", pid = std::process::id());
    child.follows_from(&parent);      // **保留因果**
    async_work().instrument(child).await
});

3. 统一入口加 #[instrument(skip(self))]，结合 tracing-subscriber 的 EnvFilter 与 Json 层，实现“编译通过即可观测”。
4. 压测阶段打开 RUSTFLAGS="--cfg tokio_unstable" 使用 tokio-console 验证 span 无丢失、无重复。

拓展思考

1. 异步闭包 + move 捕获 span：如果闭包捕获的 span 生命周期不足 'static，编译器会报错，此时可用 Span::or_current() 降级为可选上下文。
2. no_std 嵌入式异步：没有 alloc 时，tracing 的静态 span 表需用 linkme 分布到只读段，避免动态注册。
3. OpenTelemetry 跨进程传播：在微服务网关侧，把 TraceId/SpanId 注入 HTTP header，下游服务用 opentelemetry-http 提取并 set_parent，实现 Rust 与 Go/Java 链路打通。
4. 零成本抽象验证：通过 cargo asm --release 查看 .instrument() 后的生成代码，可发现 额外成本仅两次原子操作，符合 Rust 零成本原则。