腾讯mini项目-【指标监控服务重构】2023-07-17

今日已办

根据导师的指导意见

  1. 修改了otelclient相关配置的代码

  2. 认真学习uptrace的文档,会比otel、signoz的好理解:
    什么是OpenTelemetry

    • https://uptrace.dev/opentelemetry/architecture.html#opentelemetry-sdk
      trace部分介绍

    • https://uptrace.dev/opentelemetry/distributed-tracing.html
      trace的otel SDK api,是通用的

    • https://uptrace.dev/opentelemetry/go-tracing.html
      metrics部分介绍

    • https://uptrace.dev/opentelemetry/metrics.html
      metrics的otel SDK api,是通用的

    • https://uptrace.dev/opentelemetry/go-metrics.html
      logs部分介绍

    • https://uptrace.dev/opentelemetry/logs.html
      collector介绍

    • https://uptrace.dev/opentelemetry/collector.html

OpenTelemetry

Start

What is OpenTelemetry?

  • 开源可观测框架

  • 为所有类型的可观测信号(如trace、metric、log)提供统一标准

  • 指定如何收集,提供通用数据格式和API,共享和重用数据,集成各种可观测工具和平台

  • 灵活性、互操作性和可扩展性

Telemetry data types

  • Trace追踪,跨多个组件和服务的请求或操作的执行路径。提供详细的计时和上下文信息(trace IDs, span IDs, and other metadata
  • Metric指标,系统行为或资源利用率的定量度量。监视和分析一段时间的性能,可用与警报、容量规划和趋势分析,例如CPU使用率、内存消耗或请求延迟;允许自定义和记录指标
  • Log,事件、错误和活动的结构化或非结构化文本信息,助于调试、审核和故障排除

Architecture

腾讯mini项目-【指标监控服务重构】2023-07-17_第1张图片

Glossary

  • OpenTelemetry API :收集数据
  • OpenTelemetry SDK : 官方接口实现,有各种编程语言的实现;检测应用程序并收集数据,导出数据到后端,
  • OpenTelemetry Collector :应用程序与后端之间的代理。灵活、可扩展的方式来接收数据,处理,导出数据到存储后端,集成不同后端和系统
  • OTLP :SDK与收集器用于数据导出到后端或其他收集器的协议,指定数据编码格式。(OTLP/grpc)或(OLTP/HTTP)
  • OpenTelemetry backend :接收、存储、分析数据。聚合、查询、可视化
  • OpenTelemetry Jaeger :存储、分析、可视化数据的默认OTEL后端
  • Rescoure :提供受监视实体(服务、进程、容器)的元数据,标识、筛选、分组

Distributed tracing

Introduce

  • 查看一个跨不同服务、系统的请求过程每个操作的时机,日志和错误
  • 提供系统行为的可见性,帮助识别性能问题,协助调试,并帮助确保分布式应用程序的可靠性和可扩展性
  • 跟踪微服务架构上下文

腾讯mini项目-【指标监控服务重构】2023-07-17_第2张图片

Spans

一个trace的一个操作(工作单元)。可以是RPC、db query、内部函数调用

  • A span name (operation name). 【名称】
  • A parent span. 【父span】

  • A span kind. 【类型】

  • Start and end time. 【开始、结束时间】

  • A status that reports whether operation succeeded or failed. 【上报操作的状态】

  • A set of key-value attributes describing the operation. 【属性】

  • A timeline of events. 【事件时间线】

  • A list of links to other spans. 【与其他span的link】

  • A span context that propagates trace ID and other data between different services. 【在不同服务之间传播traceID 和 其他数据的跨度上下文】

trace 是个 span 树

腾讯mini项目-【指标监控服务重构】2023-07-17_第3张图片

Span names

后端工具名称和相似的属性分组

以下名称很好,因为它们简短、独特,并且有助于将相似的跨度组合在一起:

跨度名称 评论
GET /projects/:id 好。带有参数名称的路由名称。
select_project 好。不带参数的函数名称。
SELECT * FROM projects WHERE id = ? 好。带有占位符的数据库查询。

Span kind

跨度类型必须具有以下值之一:

  • server操作,例如 HTTP 服务器处理程序。
  • 客户端操作的client,例如 HTTP 客户端请求。
  • 消息生产者的生产者,例如,Kafka producer
  • 消费者一般用于消息consumer异步处理,例如 Kafka 消费者。
  • internal用于内部操作。

Satus Code

状态代码指示操作是成功还是失败。它必须具有以下值之一:

  • ok - 成功。
  • error - 失败。
  • unset - 允许后端分配状态的默认值。

Attributes

记录上下文信息,描述跨度。如HTTP endpoint 可能具有http.method = GET /http.route = /projects/:id 等属性

Events

具有开始时间和任意数量的属性的事件来注释跨度。事件和跨度之间的主要区别在于事件没有结束时间(因此没有持续时间)

事件通常表示异常、错误、日志和消息(例如在 RPC 中),支持自定义事件

Context

Span Context 在 Span 通过不同的组件和服务传播时携带有关该 Span 的信息。

Trace/Span Context 是请求范围的数据,例如:

  • Trace ID。表示整个Trace的全局唯一标识符。Trace中的所有Span都具有相同的 TraceID。
  • Span ID。Trace中特定范围的唯一标识符。Trace中的每个Span都有不同的 SpanID。
  • Trace flags。指示Trace的各种属性(如是否对其进行采样)的标志。采样是指确定应记录哪些Span并将其报告给可观测性后端的过程。
  • Trace State。一个可选字段,其中包含与Trace相关的其他供应商或应用程序特定的数据。

Span Context 对于维护分布式系统中Span的连续性和相关性非常重要。它允许不同的服务和组件将其Span与正确的Trace相关联,并提供对请求或事务流的端到端可见性。

Span Context 通常使用服务之间通信协议的标头或元数据进行传播,类似于baggage 数据的传播方式。这可确保当服务收到请求时,它可以提取Span Context并将传入 Span 与正确的 Trace 相关联。

使用上下文中的数据进行 Span 关联或采样,例如使用 Trace ID 来了解哪些Span属于哪些 Trace

Context propagation

上下文传播可确保相关的上下文数据( trace IDs, span IDs, and other metadata )在应用程序的不同服务和组件之间一致地传播。

  • 进程内传播

    • 显式传播,将Context以函数参数传递
    • 隐式传播,将Context存储到线程局部变量
  • 分布式传播

    • W3C Trace Context in traceparent header ,traceparent=00-84b54e9330faae5350f0dd8673c98146-279fa73bc935cc05-01
    • B3 Zipkin start with x-b3-, for example, X-B3-TraceId

Baggage

工作原理与Span Context 类似,自定义键值对属性在服务间传播,类似grpc的metadata

属性可以与请求或事物处理相关的上下文信息,userId、sessionId、metadata

跨分布式系统维护和关联上下文信息,提供了一阵个系统中传递相关数据的标准话方法

Instrumentations

OpenTelemetry instrumentations 是流行框架和库的插件,它们使用 OpenTelemetry API 来记录重要操作,例如 HTTP 请求、数据库查询、日志、错误等

What to instrument?

无需检测每个操作即可充分利用跟踪。考虑一下操作的优先级:

  • 网络操作,例如 HTTP 请求或 RPC 调用。
  • 文件系统操作,例如,读取/写入文件。
  • 结合网络和文件系统操作的数据库查询
  • 错误和日志,例如,使用结构化日志记录

Timeseries metrics

Introduce

如何收集,聚合,发送 metrics 到 Otel APM 工具的标准

与现有的 metrics instrumentation protocols 配合使用

What are metrics?

标识系统运行情况和性能的数字化数据, 如 CPU utilization, network traffic, and database connections.

使用metrics 来衡量、监控和比较性能, server response time, memory utilization, error rate, and more.

Instruments

创建以下Instruments来捕获测量值:

  • 唯一名称, http.server.duration.
  • instrument 类型, Histogram.
  • 可选的度量单位, milliseconds or bytes.
  • 可选说明.
Timeseries

单个 instrument 可以生成多个 timeseries. timeseries 是具有一组唯一属性的衡量指标,例如,每个主机都有用于同一衡量指标名称的单独时间序列。

Additive instruments

Additive or summable instruments 产生时间序列,当这些时间序列加在一起时,会产生另一个有意义且准确的时间序列。测量非递减数的加法仪器也称为单调(monotonic).

例如,http.server.requests 是一个 additive timeseries ,因为您可以将来自不同主机的请求数相加以得到请求总数。

但是 system.memory.utilization利用率(百分比)不是累加的,因为来自不同主机的内存利用率总和没有意义 (90% + 90% = 180%)

Synchronous instruments

Synchronous instruments 与测量操作一起调用,例如,测量请求数,有新请求来调用 counter.Add(ctx, 1),可以具有相关联的 Trace Context

对于同步仪器,加法仪器和分组仪器之间的区别在于,加法仪器产生可求和的时间序列,而分组仪器产生直方图

Instrument Properties Aggregation Example
Counter monotonic【递增】 sum -> delta number of requests, request size、disk reads
UpDownCounter additive last value -> sum number of connections、active requests、open connections、memory in use(megabytes)
Histogram grouping histogram request duration, request size
Asynchronous instruments

Asynchronous instruments(observers)定期调用回调函数来收集测量结果,例如测量CPU使用率,不能具有相关联的 Trace Context

Instrument Name Properties Aggregation Example
CounterObserver monotonic sum -> delta CPU time
UpDownCounterObserver additive last value -> sum Memory usage (bytes)
GaugeObserver grouping last value -> none/avg Memory utilization (%percents)、error rate、cache hit rate

Choosing instruments

  1. 如果您需要直方图、热图或百分位数,请使用Histogram.

  2. 如果要通过记录增量值来计算某些内容:

    • 如果值是单调的,请使用Counter.
    • 否则,请使用UpDownCounter.
  3. 如果要通过记录绝对值来测量某些内容:

    • 如果值是可加法/求和的:
      • 如果值是单调的,请使用CounterObserver.
      • 否则,请使用UpDownCounterObserver.
    • 如果该值不是可加/求和的,请使用GaugeObserver
  4. Counter

    • synchronus、monotonic
    • the total number of processed requests、received bytes、disk reads
    • 对于Counter timeseries,后端通常计算增量并显示速率值,例如,per_min(http.server.requests) 返回每分钟处理的请求数
  5. CounterObserver

    • asychronous、monotonic
  6. UpDownCounter

    • sychronous、additive
    • the number of acitive requests、open connections、memory in use(megabytes)
    • 对于UpDownCounter timeseries,后端通常展示最后的值,但是不同timeseries可以累加在一起,例如,go.sql.connections_open返回打开连接的总数,go.sql.connections_open{service.name = myservice} 返回一项服务的打开连接数
  7. UpDownCounterObserver

    • asychronous、additive
  8. Histogram

    • sychronous、grouping
    • request latency、request size
    • 对于Histogram timeseries,后端展示百分位数、直方图或热图
  9. GaugeObserver

    • asychronous、grouping
    • 非相加值,其和没有意义,error rate、memory utilization、cache hit rate
    • 对于GaugeObserver timeseries,后端暂时最后的值不允许不同timeseries求和

Metrics examples

明日待办

  1. 继续学习Uptrace文档

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