高继翔-可观测技术应用现状及发展趋势研究.pdf

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1、可观测技术应用现状及发展趋势研究可观测技术应用现状及发展趋势研究高继翔（中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所）01可观测性的背景与价值02可观测性应用现状及场景03可观测性未来发展趋势发展：发展：从从电气工程电气工程到到软件工程再软件工程再到到云时代云时代从电气工程领域诞生从电气工程领域诞生最早最早的可观测性概念的可观测性概念软件可观测性提升软件可观测性提升系统故障排查效率系统故障排查效率可观测性最早诞生于20世纪60年代的电气工程领域，由工程师鲁道夫卡尔曼提出，是为了解黑盒系统的运行情况，通过对应的仪表观察输出信号来判断系统运行状态而提出的概念。软件普及以后，软件从业者也需要对软件系统的

2、运行情况进行检测。因此，仿照对电气系统输出信号进行观测，诞生了日志和监控两种早期的软件系统观测手段，用于故障发现及故障排查。从从观察到系统不工作观察到系统不工作到到了解系统为何不工作了解系统为何不工作云原生让云原生让可观测性可观测性技术技术和工具持续和工具持续演进演进云原生时代的到来，使应用从单体化程序演变成微服务化，为实现服务可观测，链路追踪和eBPF应运而生。同时，更多的云厂商、可变基础设施和第三方技术服务被引入，使可观测对象持续丰富，观测数据的治理方式持续进步。从从单体化的程序单体化的程序到到微服务化架构微服务化架构需求：日益复杂的软件系统催生可观测性需求：日益复杂的软件系统催生可观测性

3、复杂性提高：复杂性提高：传统单体软件系统的故障问题一般与代码自身或数据相关，较容易在开发环境下重现问题并调试。云原生软件系统往往涉及复杂的大规模分布式运行环境，服务实例可动态创建和销毁，故障或服务实例可动态创建和销毁，故障或问题可能与非常复杂的环境因素相关，难问题可能与非常复杂的环境因素相关，难以在开发环境中重现。以在开发环境中重现。应用生态复杂化：应用生态复杂化：传统单体软件系统能以自顶向下的方式掌握整体架构并通过静态分析和演化分析实现架构看护，确保软件实现与高层架构设计保持一致。云原生系统各个局部的应用及服务以相对独立自主的方式演化，各服务独立开发、部署和运行，传统手段无法有效捕捉服务之间

4、的依传统手段无法有效捕捉服务之间的依赖和交互关系。赖和交互关系。系统规模增大：系统规模增大：传统的单体软件系统规模和复杂度相对较低，开发人员可以通过IDE一次性加载全部或部分代码，并使用断点设置、单步调试等方法定位缺陷的根因和位置。云原生软件系统包含大量分布式的云原生软件系统包含大量分布式的服务，难以一次性加载并进行调试服务，难以一次性加载并进行调试，而且大量的服务间跨进程调用也使得单步调试无法进行。可观测性需求增加可观测性需求增加通过建设可观测性平台，高效全面的收集系统运行状态数据，在此基础上制定完善的告警策略，可大大提提高系统故障时的响应速率，降低运维人员排查成本，提高系统可用性。高系统故

5、障时的响应速率，降低运维人员排查成本，提高系统可用性。中国混沌工程调查报告（2021）数据显示，仅不到一半不到一半的受访企业故障平均发现时长（故障平均发现时长（MTTD）小）小于于1小时小时；超过超过6成成故障平均修复时长（MTTR）超过）超过1小时小时，甚至有约20%的服务故障修复时间超过超过12小小时时。面对故障时无法及时发现、发现后无法及时定位修复，凸显了系统可观测性水平的不足。需求：可观测性是系统稳定性保障的必要手段需求：可观测性是系统稳定性保障的必要手段数据来源：中国混沌工程调查报告（2021）故障平均发现时长（MTTD）故障平均修复时长（MTTR）利用可观测性技术所提供的海量系统运

6、行数据，可以构建判断规则并训练模型，实现故障智能识别、故障智能识别、根因分析、快速定位以及修复意见根因分析、快速定位以及修复意见。将可观测性技术与混沌工程、全链路压测混沌工程、全链路压测等稳定性保障技术结合，构建智能巡检系统，从被动解决问题转为主动发现问题并预防问题主动发现问题并预防问题，提前规避线上生产环境中的未知故障发生。系统运行情况的观测水平不足系统运行情况的观测水平不足，面临故障时的反应速度差强人意面临故障时的反应速度差强人意 打造可观测性底座，赋能其他稳定性保障技术手段打造可观测性底座，赋能其他稳定性保障技术手段及时有效地观测及时有效地观测系统状态系统状态，可大大提高系统可用性，可大