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摘 要：針對傳統(tǒng)可觀測性系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)孤島、建設(shè)冗余、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度不高等問題，提出一種云原生環(huán)境下可觀測性模型。通過對多源可觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行集成融合，采用無侵入式可觀測性數(shù)據(jù)的采集和追蹤方法，構(gòu)建統(tǒng)一可觀測數(shù)據(jù)標(biāo)簽體系，實現(xiàn)云原生下應(yīng)用程序全鏈路可觀測數(shù)據(jù)的追蹤、可視和持續(xù)分析。實驗結(jié)果表明，提出的可觀測性模型對性能帶來的影響最大不超過6%，在鏈路追蹤效果上具有較強的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：可觀測性；eBPF技術(shù)；數(shù)據(jù)標(biāo)簽；云原生
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2025.01.013
概述
1.1 云原生給傳統(tǒng)監(jiān)控帶來挑戰(zhàn)
隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程的加快，云原生架構(gòu)憑借 DevOps 概念和容器化部署、持續(xù)集成交付、多微服務(wù)構(gòu)建等特點，得到各行各業(yè)的廣泛認(rèn)可。基于云原生架構(gòu)的應(yīng)用程序通常采用大規(guī)模容器化部署的形式，構(gòu)建在由多個云資源支持的動態(tài)編排的微服務(wù)之上，雖然具備較好的靈活性和擴展性，但應(yīng)用程序也呈現(xiàn)出多系統(tǒng)層級、多服務(wù)調(diào)用、多通信協(xié)議等典型特征，導(dǎo)致系統(tǒng)的復(fù)雜性指數(shù)級增長。為解決云原生應(yīng)用程序的監(jiān)控問題，工程師們受控制理論的啟發(fā)，開始考慮一種新的范式——可觀測性（Observability）。
1.2 云原生下可觀測系統(tǒng)的現(xiàn)狀
在控制論的定義中，可觀測性是指從黑盒系統(tǒng)外部輸出的知識中推斷出其內(nèi)部狀態(tài)的程度。在IT領(lǐng)域中，可觀測性被定義為通過觀察系統(tǒng)和應(yīng)用程序的外部輸出，來理解其內(nèi)部工作狀態(tài)的能力，其目標(biāo)是對復(fù)雜的云原生系統(tǒng)中發(fā)生的一切給出合理的解釋�？捎^測性的工具和方法主要依賴于指標(biāo)（Metrics）、追蹤（Tracing）、日志（Logging）這3個方面。
目前，可觀測性各個方面都有許多成熟的開源組件，基于開源組件可以很容易地為系統(tǒng)搭建一套開箱即用的可觀測性設(shè)施。但是，對于系統(tǒng)數(shù)量多、運維難度大、云化程度高的大中型公司來說，云環(huán)境下系統(tǒng)層級的概念增多，服務(wù)調(diào)用鏈路也變得更長，基于標(biāo)準(zhǔn)開源組件的可觀測性系統(tǒng)往往存在以下問題。
a）各類可觀測性數(shù)據(jù)之間相互割裂，數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng)某次服務(wù)調(diào)用發(fā)生告警時，僅依靠指標(biāo)數(shù)據(jù)、鏈路數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)中某單一類型的可觀測性數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)告警根因的全面排查和準(zhǔn)確定位。
b）基于開源組件的可觀測性系統(tǒng)為獲取云內(nèi)服務(wù)調(diào)用全鏈路的可觀測數(shù)據(jù)，通常采用SDK插樁的形式，在云內(nèi)各組件中部署的侵入式的 agent采集器，給應(yīng)用程序的性能和安全性帶來新的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。
c）各類數(shù)據(jù)檢索困難。不同來源數(shù)據(jù)的標(biāo)簽定義不同，缺少統(tǒng)一概念和定義的數(shù)據(jù)標(biāo)簽體系，無法使用某一數(shù)據(jù)標(biāo)簽作為唯一標(biāo)識，對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速地篩選檢索，難以下鉆定位具體的主機、微服務(wù)、Pod、實例等內(nèi)容。
針對上述問題，需要一種能融合多源可觀測數(shù)據(jù)、支持無侵入式采集、具備統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)簽的技術(shù)架構(gòu)來提高云原生架構(gòu)下應(yīng)用程序的可觀測性。
