关于日志:应云而生一文看懂端到端的可观测体系构建

2021 年初，可观测性的概念在国内市场还鲜少有人提到，但到了 2021 年下半年，无关可观测性的研究和实际却开始如雨后春笋般层出不穷，出名公司 Grafana 甚至间接将原来的监控工具改成了可观测性技术栈并推了一系列服务。可观测性真的可能解决传统监控体系面临的诸多问题吗？又该如何构建可观测体系？本期，亚马逊云科技 Tech Talk 特地邀请到观测云 CEO 蒋烁淼带来分享《构建端到端的可观测体系最佳实际》。

可观测性为何忽然“火出圈”

可观测性看似是个陈腐词，但其实它的起源远比咱们的认知要早得多。可观测性最早是匈牙利裔工程师鲁道夫·卡尔曼针对线性动静零碎提出的概念。若以信号流图来看，若所有的外部状态都能够输入到输入信号，此零碎即有可观测性。1948 年伯特·维纳发表的著述《控制论 - 对于动物和机器中管制和通信的迷信》同样提到了可观测性。管制实践中的可观测性是指零碎能够由其内部输入推断其外部状态的水平。

随着云计算的倒退，可观测性的概念逐步走入计算机软件畛域。为什么近期可观测性的热度显著晋升了呢？

蒋烁淼认为，这很大水平是因为零碎复杂性的加强。IT 零碎的实质是一个数字化的零碎，过来，零碎自身构造简略，多为单体式架构，且基础设施绝对固定，能够通过监控去查看零碎。但随着云原生时代的到了，治理对象从繁多主机逐步变成云，起初又变成云原生的分布式简单零碎，传统的面向基础设施的监控、简略的日志和简略的 APM 没有方法解决问题，因而，须要构建零碎残缺的可观测性。

可观测性中应用的次要数据类是指标、日志、链路。它们通常被称为“可观测性的三大支柱”。

• 指标（Metric）：指标是间断工夫下的零碎的值的记录，根底指标通常用于形容两种数据类型，一种是计数（Count），一种是计量（Gauge）。
• 日志（Log）：零碎 / 利用输入的工夫相干的记录，通常由零碎 / 软件开发人员输入，不便定位系统的谬误和状态。
• 链路（Tracing）：基于有向无环图构建的软件各个模块间接地调用关系。

三大支柱至关重要，开发者正是通过这三个维度的数据来断定利用零碎的情况。和传统监控相比，可观测体系领有诸多劣势。

传统监控面向已知的问题，只能去发现和告诉那些已知可能会产生的故障，如：CPU>90%。次要监控对象是 IT 对象，仅面向服务端的组件，解决根底的运维问题。

而可观测性则可能帮助发现并定位未知的问题。其外围是一直收集零碎产生的各种外围指标与数据，通过数据分析的形式来保障和优化业务，如：发现小程序客户端在某个城市的领取失败率十分高，从而判断是否是代码层面上导致这样一个异样。可观测性次要监测的对象不仅仅是 IT 对象，还有利用和业务，面向云、分布式系统、APP/ 小程序。

在分享中蒋烁淼谈到，随着基础设施的倒退，传统监控将逐渐被可观测性所取代。

他将构建可观测性的价值总结为以下五点：

• 让 SLO 可视化，清晰的指标和现状
• 发现与定位未知问题
• 缩小团队间的廓清老本
• 升高业务异样造成的无奈预知的经济损失
• 晋升最终用户体验和满意度

开源 or SaaS，可观测性构建正确的打开方式是？

相比于传统监控体系，构建可观测性既然有诸多劣势和价值。那么该如何构建可观测性呢？

首先，须要尽可能地收集所有组件零碎的所有相干⾯的根底数据，包含云、主机、容器、Kubernetes 集群，应⽤和各种终端。实时收集这些数据的老本并不⾼，但如果没有收集，⼀旦系统故障须要排查剖析的时候，就⽆法无效评估过后的状态。

其次，要明确零碎可观测性构建的责任。谁是这个组件的构建者，谁负责定义这个组件的 SLI，谁负责收集所有的相干根底数据并构建相应的仪表盘以及谁为相干的组件的 SLO 负责，须要责任到人。

第三，开发者须要为可观测性负责。开发者要将⾃⼰开发零碎的可观测性数据裸露作为软件品质⼯程的⼀局部，如果说单元测试是为了保障最⼩单元代码的可⽤性，那么开发者标准化裸露可观测性根底数据也将作为⽣产系统可靠性的必要条件。

第四，须要建⽴统⼀的指标、⽇志、链路标准，统⼀团队的⼯具链。即采取雷同的指标命名标准，雷同的⽇志格局，雷同的链路零碎。如果在遵循 OpenTelemetry 规范后，仍有不同，则可定义串联整个零碎的统⼀ TAG 标准，如：所有谬误都是 state:error。

第五，要继续优化改良整体可观测性。针对整个零碎的可观测，包含数据收集，视图构建，TAG 体系建⽴，这些步骤均须要工夫，不能因为覆盖度或者构建的仪表盘未能在某次事变中施展作⽤而持续⽤过来的⽅式解决问题。每次未被观测的故障都是进⼀步晋升可观测范畴的绝佳机会。

从可观测性构建的门路不难看出，其过程是非常复杂的。那么，支流的构建形式有哪些？蒋烁淼介绍了两种最为常见的可观测性构建形式，别离是通过开源的形式构建和采纳 SaaS 产品进行构建。

得益于开源生态的蓬勃发展，为可观测性的构建提供了诸多抉择。采纳开源的形式构建，须要构建者从前端的数据抓取到后端的数据处理，包含数据展现、告警等周边性能的相干常识有十分详尽的理解把握。因而，这种形式适宜于那些有足够实力或者学习老本及工夫老本绝对短缺的团队。

相比于开源的形式，采纳成熟的 SaaS 产品构建可观测性是一种更加高效的形式。蒋烁淼以观测云的产品为例，介绍了这种形式的四点劣势。

• 不做缝合怪： 在服务器内仅装置一个 agent 就能够收集这台主机所有相干的零碎数据，防止成堆的 agent 和配置项。

• 不做小白鼠： 能提供端到端的残缺笼罩，并能做到开箱即用，防止参差不齐的集成，如：观测云就可能反对超过 200 种技术栈，实现端到端的笼罩。

• 不关闭、高度可编程： 可实现轻松构建任意的可观测场景，甚至将业务数据参数引入到整体的观测中，灵活性强。此外，还可能防止死板的集成，领有弱小的二次开发能力。

• 不留隐患： 察看云对用户侧代码永恒开源，单向通信，不会也不能向客户环境下发指令。所有的数据收集默认脱敏且用户可对整个过程进行管制。

后面提到，可观测性的构建是应“云”而生的，不仅如此，观测云自身也是完完全全的云原生产品。观测云中整套产品包含数据平台，都是部署在亚马逊云科技的 EKS 之上的，并基于容器进行编排。观测云的整体架构非常简单，即通过一个 agent 将海量数据进行对立，进入数据平台，而后通过平台的能力提供残缺的可观测性。整个零碎分为外围平台层、Web 层和数据接入层，外围平台层是齐全由观测云进行自研的，没有进行开源。下层的 Web 层，在外围数据处理平台上有一套与平台对接的 API。蒋烁淼说：“对于客户来说，更举荐间接抉择观测云的 SaaS 产品，如果违心，客户也能够在亚马逊上齐全孤立地进行部署，也是十分不便的，只不过整体费用要比间接采纳 SaaS 产品高得多。

为什么会抉择亚马逊云科技？次要是基于以下考量：

• 观测零碎自身要有高一个数量级的可靠性和更高的 SLA： 观测云是帮忙客户构建可观测性零碎的平台，因而须要本身领有很高的可靠性，如果不能提供足够高的可靠性，一旦观测零碎呈现故障，便无奈及时揭示客户，提供具体的剖析更无从谈起。此外，抉择云服务自身也可能让一部分观测云平台的 SLA 由亚马逊来提供。

• 更成熟的 Marketplace： 用户可通过中国的团队间接在亚马逊上进行产品购买，亚马逊云科技会把产品生产间接在 Marketplace 上记账。须要阐明的是，观测云的产品是依据数据规模来付费的，当用户没有数据量的时候简直是收费的。

• 全球性： 亚马逊云科技可能提供比海内产品更好的兼容性，尤其对于中国的技术栈整体老本更低。蒋烁淼在分享中走漏：“在春节过后，观测云将会在海内亚马逊云科技节点部署咱们的观测平台。观测云心愿用中国力量为中国的出海客户提供比海内产品更好的、老本更低的抉择。”

• 借力 APN 融入亚马逊云科技寰球网络： 观测云心愿借助亚马逊云科技弱小的生态，将可观测性作为最终对客户提供服务的伎俩，并心愿可能借力 APN，帮忙更多用户理解可观测性的成果，这个也是观测云抉择亚马逊科技十分重要的起因之一。

除了是完完整整的云原生产品，在观测云的零碎中，还蕴含几个十分乏味的设计。首先，在采集侧：

• 观测云把第三方指标, 日志, 链路采集协定对立转为观测云协定
• 插件式采集栈设计, 各插件之间采纳 go 协程隔离, 互不影响
• 主动式资源耗费管制避免 agent 端资源压力过大 (cgroup 管制采集资源占用)
• 被动式资源耗费管制避免 server 端压力过大 (背压机制)
• 潮汐机制的分布式日志解析 (pipeline)
  

其次，在存储查问侧，观测云对立了查问语法，用户无需关怀底层数据存储，简略易上手。

第三，在剖析侧，观测云实现了全副数据串联，并构建了对立的查看器，将原始数据以相似多维分析和列表的形式进行剖析，用户能够去构建本人的查看器。此外，因为数据量大，为防止前端造成用户浏览器压力过大，观测云能够依照指定百分比来采集数据，并提供 SLO/SLI 的面板，帮忙客户构建本人利用零碎整体可靠性的度量形式。

构建端到端的可观测体系实际案例

在对概念层和技术层面进行具体的介绍后，蒋烁淼以某电商客户作为案例，就具体该如何构建端到端的可观测体系进行了解说。

案例中电商客户面临的问题是：交易流程从客户下单到仓库到最初财务记账，一个订单须要将近 10 次接口调用，其中任何环节都有可能呈现问题，例如程序问题，网络异样，库存卡住等。目前没有无效的监控工具可能把对订单流程进行监控，出问题个别都是门店员工反馈过去，而后运维人员依据订单去参照流程去查问问题出在哪里，十分被动，且工作量较大，每天须要运维人员去查问业务接口是否走完。

针对该客户构建端到端的可观测体系的过程大抵分为四步：第一步，梳理观测对象集成接入。采纳观测云的产品，整个接入过程仅须要 30 分钟左右就能够实现。

第二步，对立查看与剖析。具体步骤为，首先，对用户体验进行监测，而后查看该行为下的和后端买通的链路，并点击具体的链路进入链路查看器，最初查看相应链路的日志。

第三，通过查看器实现业务的可观测。

第四，通过 SLO 监控器预警。

通过观测云实现端到端的可观测性构建后，该电商客户将订单流程节点状态可视化，可实现以订单号检索订单流程节点状态，流程卡在哪个环节，报错信息是怎么高深莫测。从用户操作界面、网络、后端服务到依赖的中间件、操作系统，任意故障都可能提供清晰的溯源与剖析。不仅如此，观测云还提供实时异样监控告警，确保问题可能被及时发现并及时处理。

除电商畛域的利用外，观测云的 SaaS 产品还实用于十分多利用场景。在观测云的官网有残缺的零碎可观测性构建的最佳实际，感兴趣的小伙伴可间接去观测云官网查看相应文档。

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