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1.1.概述

云原生（Cloud Native）由Pivotal公司Matt Stine 于2013年首次提出，它代表一種構(gòu)建和運(yùn)行應(yīng)用程序的技術(shù)和方法論，其中“Cloud”表示的是應(yīng)用運(yùn)行在云環(huán)境之上；“Native”則強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)用從設(shè)計(jì)之初就基于云基礎(chǔ)設(shè)施能力，借助云的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)更加高效強(qiáng)大的技術(shù)架構(gòu)；

云原生是對(duì)傳統(tǒng)云計(jì)算的拓展延伸，其核心價(jià)值不再是云計(jì)算技術(shù)本身，而是強(qiáng)調(diào)以業(yè)務(wù)應(yīng)用為中心的理念，充分挖掘并釋放云對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用的價(jià)值，即云是服務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，業(yè)務(wù)應(yīng)用生于云、長(zhǎng)于云，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)云業(yè)融合、云隨業(yè)動(dòng)、云驅(qū)業(yè)長(zhǎng)的本質(zhì)價(jià)值。

云原生可觀(guān)測(cè)性是從傳統(tǒng)軟件監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析可視化工具中，總結(jié)出在云原生領(lǐng)域中，從底層容器基礎(chǔ)設(shè)施、通用技術(shù)組件到業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)全鏈路監(jiān)控運(yùn)維、運(yùn)營(yíng)治理等產(chǎn)品化體系化的能力訴求?？捎^(guān)測(cè)性是云原生技術(shù)架構(gòu)的重要特征，確切的體現(xiàn)了云原生的核心理念，自提出就被廣泛的認(rèn)可：

2017年，Apple工程師Cindy Sridharan在9月發(fā)表的博文《Monitoring and Observabbility》中，首次談到云原生監(jiān)控與可觀(guān)測(cè)性的關(guān)系；

2017年10月份，Matt Stine在接受InfoQ采訪(fǎng)時(shí)將云原生特征重新歸納為六大點(diǎn)，分別是Modularity(模塊化)、Observability(可觀(guān)測(cè)性)、Deployability(可部署性)、Testability(可測(cè)試性)、Disposability(可處理性)、Replaceability(可替換性)；其中就包含了Observability可觀(guān)測(cè)性。

1.2.可觀(guān)測(cè)性的定義

進(jìn)入云原生時(shí)代，應(yīng)用的構(gòu)建部署與運(yùn)行時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施都發(fā)生翻天覆地的變化，技術(shù)架構(gòu)微服務(wù)化、運(yùn)行時(shí)環(huán)境容器化、業(yè)務(wù)系統(tǒng)依賴(lài)關(guān)系復(fù)雜化，運(yùn)行實(shí)例生命周期短，規(guī)模大；服務(wù)自動(dòng)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)，監(jiān)控也隨著實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，傳統(tǒng)預(yù)先配置再監(jiān)控的方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足云原生的場(chǎng)景。

可觀(guān)測(cè)性與監(jiān)控是有本質(zhì)區(qū)別的，監(jiān)控更多的偏向自動(dòng)化工具，可以替代人自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)異常；而可觀(guān)測(cè)性不僅包含傳統(tǒng)監(jiān)控的能力，更多的是面向業(yè)務(wù)，強(qiáng)調(diào)將業(yè)務(wù)全過(guò)程透明化的理念。

CNCF 云原生生態(tài)也整合了可觀(guān)測(cè)性體系，將可觀(guān)測(cè)性的能力作為云原生底層基礎(chǔ)設(shè)施能力，從根本上解決了平臺(tái)與業(yè)務(wù)運(yùn)維工具雜亂，能力層次不齊的問(wèn)題。當(dāng)前生態(tài)全景圖中是按照 Monitoring監(jiān)控、Logging日志、Tracing調(diào)用鏈三個(gè)維度來(lái)分類(lèi)：

（一）Logging日志：結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的混合數(shù)據(jù)，應(yīng)用運(yùn)行過(guò)程會(huì)持續(xù)輸出日志數(shù)據(jù)，這些日志數(shù)據(jù)是業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的各種事件及業(yè)務(wù)處理邏輯時(shí)輸出的，如果業(yè)務(wù)日志比較完善，基本上可以還原業(yè)務(wù)流程處理的全過(guò)程。日志服務(wù)主要就是收集并長(zhǎng)時(shí)間保存日志，如果出現(xiàn)事故或者其他審計(jì)需求，就可以借助日志服務(wù)隨時(shí)間查閱日志信息。日志服務(wù)由來(lái)已久，主要難點(diǎn)是解決大規(guī)模日志數(shù)據(jù)采集，解析，存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)檢索等問(wèn)題，還有就是尋找低侵入的方式（Agent，Sidecar）來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化輸出日志，提高日志數(shù)據(jù)的質(zhì)量，降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)日志優(yōu)化成本；目前業(yè)內(nèi)常見(jiàn)的ELK Stack是日志服務(wù)的大成者。ELK Stack在云原生場(chǎng)景主要是解決日志采集適配，監(jiān)聽(tīng)容器運(yùn)行變化，靈活穩(wěn)定有效地采集容器化應(yīng)用的運(yùn)行時(shí)日志即可。

（二）Tracing調(diào)用鏈：結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的混合數(shù)據(jù)，盡最大可能串聯(lián)單個(gè)事務(wù)內(nèi)全過(guò)程的日志數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)請(qǐng)求打標(biāo)、透?jìng)?、串?lián)，最終可以還原出一次完整的請(qǐng)求，幫助工程師分析出請(qǐng)求中的各種異常點(diǎn)；調(diào)用鏈基本上是基于谷歌Dapper理論來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)要求比較高，對(duì)業(yè)務(wù)性能是有一定的影響，在單個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)比較容易實(shí)現(xiàn)，假如在異構(gòu)應(yīng)用間，尤其是串聯(lián)共有云的服務(wù)組件與業(yè)務(wù)系統(tǒng)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)前中后臺(tái)的全流程，實(shí)現(xiàn)非常困難。

（三）Monitoring監(jiān)控：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，描述的是在給定時(shí)間點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的度量，基本上分為四大類(lèi)型，分別是Sum、Count、Last value、Histograms，監(jiān)控主要是底層基礎(chǔ)資源運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，通過(guò)多維度聚合、分析和可視化展示，幫助快速理解系統(tǒng)資源的運(yùn)行狀態(tài)。

1.3.可觀(guān)測(cè)性的產(chǎn)品體系

在CNCF的產(chǎn)品能力全景圖中，可觀(guān)測(cè)性體系產(chǎn)品分為Monitoring監(jiān)控，Tracing 調(diào)用鏈，Logging日志，Chaos Engineering混沌工程四大類(lèi)，其中混沌工程更多的是一種可靠性工具，而不是可觀(guān)測(cè)性，所以主要討論前三大類(lèi)產(chǎn)品體系：

（一）Logging日志產(chǎn)品體系：在云原生環(huán)境中，日志收集工具與應(yīng)用程序容器一起運(yùn)行，并直接從應(yīng)用程序收集消息，然后將消息轉(zhuǎn)發(fā)到中央日志存儲(chǔ)以進(jìn)行匯總和分析，F(xiàn)luentd 是該領(lǐng)域唯一的 CNCF 項(xiàng)目，其它廠(chǎng)商也提供了相應(yīng)的解決方案，例如elastic、splunk，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商有專(zhuān)精于日志領(lǐng)域的日志易、袋鼠云，也有綜合云平臺(tái)的阿里云日志服務(wù)、騰訊云日志服務(wù)、七牛云日志服務(wù)(Pandora)等。

（二）Monitoring監(jiān)控產(chǎn)品體系：云原生環(huán)境中的監(jiān)控和傳統(tǒng)應(yīng)用程序的監(jiān)控類(lèi)似，需要跟蹤指標(biāo)、日志和事件以便了解應(yīng)用的運(yùn)行狀況，主要區(qū)別在于云原生環(huán)境中的某些托管對(duì)象是臨時(shí)的（例如POD資源對(duì)象）。CNCF 中有許多監(jiān)控工具，最主要的是Prometheus，基本成為云原生監(jiān)控體系通用的解決方案，配合Grafana進(jìn)行可視化分析。

（三）Tracing調(diào)用鏈產(chǎn)品體系：調(diào)用鏈?zhǔn)且环N功能強(qiáng)大的追蹤工具，可以對(duì)分布式應(yīng)用程序的行為進(jìn)行故障排除，實(shí)現(xiàn)成本較高，涉及應(yīng)用代碼適配調(diào)整。CNCF中主要的調(diào)用鏈工具是Jaeger。

直接基于上述三個(gè)產(chǎn)品體系的產(chǎn)品及組合，可以快速的搭建可觀(guān)測(cè)性系統(tǒng)，但在實(shí)際使用過(guò)程會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，總結(jié)起來(lái)有如下幾點(diǎn)：

1.組件繁多: 針對(duì)Monitoring、Logging、Tracing三種場(chǎng)景，往往需要搭建三套獨(dú)立的系統(tǒng)，涉及的組件多，維護(hù)成本高；

2.數(shù)據(jù)不互通：同一個(gè)應(yīng)用不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在相互獨(dú)立的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)不互通，難以發(fā)揮數(shù)據(jù)的最大價(jià)值；

3.云原生不友好：很多組件都成熟于云原生之前，部分組件社區(qū)發(fā)展緩慢，對(duì)于云原生的適配支持相對(duì)較弱，而且方案本身部署和使用代價(jià)都很高，不符合 “云原生” 這種一鍵部署、開(kāi)箱即用的使用方式。

當(dāng)前在云原生環(huán)境中，大部分的事件處理還是依賴(lài)人工來(lái)串聯(lián)Monitoring、Logging、Tracing三個(gè)產(chǎn)品能力，為了從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，CNCF孵化了OpenTelemetry開(kāi)源項(xiàng)目。該項(xiàng)目雄心勃勃，旨在標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一Monitoring、Logging、Tracing三種體系，實(shí)現(xiàn)可觀(guān)測(cè)性大一統(tǒng)。

1.4.OpenTelemetry開(kāi)源項(xiàng)目

OpenTelemetry是CNCF可觀(guān)測(cè)性體系孵化項(xiàng)目，旨在提供可觀(guān)測(cè)性領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化方案，解決可觀(guān)測(cè)性的數(shù)據(jù)模型、采集、處理、導(dǎo)出等的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，提供與第三方廠(chǎng)商無(wú)關(guān)的服務(wù)。是由OpenTracing(CNCF)和OpenCensus（谷歌和微軟）兩個(gè)項(xiàng)目合并而成，其核心工作主要集中在以下三個(gè)部分：

1.規(guī)范的制定和協(xié)議的統(tǒng)一，規(guī)范包含數(shù)據(jù)傳輸、API的規(guī)范，協(xié)議的統(tǒng)一包含HTTP W3C的標(biāo)準(zhǔn)支持及GRPC等框架的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

2.多語(yǔ)言SDK的實(shí)現(xiàn)和集成，用戶(hù)可以使用SDK進(jìn)行代碼自動(dòng)注入和手動(dòng)埋點(diǎn)，同時(shí)支持對(duì)接集成第三方（Log4j、LogBack等）；

3.數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前是基于OpenCensus Service的收集系統(tǒng)，包括Agent和Collector。

OpenTelemetry核心功能是產(chǎn)生、收集可觀(guān)測(cè)性數(shù)據(jù)，并支持傳輸?shù)礁鞣N的分析軟件中，整體的架構(gòu)如下圖，其中 Library 用于產(chǎn)生統(tǒng)一格式的可觀(guān)測(cè)性數(shù)據(jù)；Collector 用來(lái)接收數(shù)據(jù)，并支持把數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鞣N類(lèi)型的后端系統(tǒng)。

自O(shè)penTelemetry推出以來(lái)，有越來(lái)越多的廠(chǎng)商開(kāi)始關(guān)注和貢獻(xiàn)，國(guó)內(nèi)的幾個(gè)公有云廠(chǎng)商可觀(guān)察性產(chǎn)品也開(kāi)始適配OpenTelemetry標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于開(kāi)發(fā)者，基于OpenTelemetry可通過(guò)一套標(biāo)準(zhǔn)的方案進(jìn)行 Metrics，Logging ，Tracing 的生成和導(dǎo)出，降低開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)不同類(lèi)型觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的使用成本，也降低對(duì)接不同后端服務(wù)的成本，如開(kāi)源項(xiàng)目Prometheus或第三方云廠(chǎng)商的服務(wù)。

對(duì)于SRE，基于OpenTelemetry可為觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)提供一套標(biāo)準(zhǔn)的采集、處理、導(dǎo)出流程，并在處理環(huán)節(jié)根據(jù)團(tuán)隊(duì)需求規(guī)范化觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，便于后續(xù)采用標(biāo)準(zhǔn)化的方案使用觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，如監(jiān)控、告警服務(wù)。

同時(shí)，不論對(duì)于開(kāi)發(fā)者還是 SRE，均可以通過(guò)社區(qū)的力量持續(xù)迭代對(duì)可觀(guān)測(cè)性問(wèn)題域的理解，吸收社區(qū)的技術(shù)紅利，并將生產(chǎn)中產(chǎn)生的最佳實(shí)踐回饋社區(qū)，更好推動(dòng)可觀(guān)測(cè)性領(lǐng)域的發(fā)展。

1.5.總結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，云原生可觀(guān)測(cè)性還處在發(fā)展起步階段，各個(gè)領(lǐng)域都有極為成熟的大一統(tǒng)的產(chǎn)品，例如監(jiān)控有Prometheus，日志有ELK或者EFK，調(diào)用鏈有Jaeger；目前日志及監(jiān)控產(chǎn)品已經(jīng)趨于規(guī)范和穩(wěn)定，但是產(chǎn)品由于發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致目前規(guī)范體系很難統(tǒng)一；調(diào)用鏈還處在實(shí)驗(yàn)階段，最大的問(wèn)題是在大規(guī)模分布式場(chǎng)景下業(yè)務(wù)全鏈路是跨客戶(hù)端，網(wǎng)絡(luò)，中后臺(tái)服務(wù)，想要把真實(shí)業(yè)務(wù)全過(guò)程鏈路數(shù)據(jù)都收集串聯(lián)起來(lái)，幾乎不肯能實(shí)現(xiàn)，尤其是目前很多業(yè)務(wù)是跨云跨地域場(chǎng)景。另一個(gè)方面就是需要大一統(tǒng)的可落地產(chǎn)品，通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)匯聚三者的數(shù)據(jù)，挖掘交叉區(qū)域的價(jià)值。

OpenTelemetry是云原生可觀(guān)測(cè)性體系唯一希望，尤其是協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展中尚未大一統(tǒng)的領(lǐng)域都非常需要標(biāo)準(zhǔn)，有了標(biāo)準(zhǔn)之后就需要所有參與者放棄原有個(gè)性化的協(xié)議，遵守大一統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，分久必合合久必分，看似輕松實(shí)際非常艱巨事情；OpenTelemetry過(guò)于理想，演進(jìn)完善還有很長(zhǎng)的路，來(lái)日方長(zhǎng)，未來(lái)可期。

云原生可觀(guān)察性-概述篇

1.1.概述

1.2.可觀(guān)測(cè)性的定義

1.3.可觀(guān)測(cè)性的產(chǎn)品體系

1.4.OpenTelemetry開(kāi)源項(xiàng)目

1.5.總結(jié)