L’osservabilità nell’ingegneria del software – Metriche, Log, Trace

Che cos’è l’osservabilità?

Nella teoria del controllo, l’osservabilità, è il concetto di deduzione dello stato di un sistema dai suoi output esterni. Applicata all’IT, l’osservabilità si riferisce al modo in cui si valuta lo stato attuale di un’applicazione attraverso i dati che produce.

In sostanza, l’osservabilità va oltre la raccolta di dati; implica la capacità di addentrarsi nel sistema, tracciando gli input che attraversano ogni aspetto del sistema, raccogliendo segnali e dati diversi e producendo output precisi dell’intero sistema. In poche parole, l’osservabilità consente ai team di ottenere una visibilità completa sullo stato di salute delle applicazioni e dell’infrastruttura, combinando i dati provenienti da metriche, log e traces.

Per consentire l’osservabilità, è necessario considerare quattro componenti chiave:

• Strumentazione: comporta strumenti di misura per recuperare dati di telemetria (metriche, log, traces) da servizi, applicazioni container e sistemi host.
• Correlazione dei dati: comporta l’elaborazione di questi diversi insiemi di dati.
• Meccanismi di risposta agli incidenti: si riferisce all’efficienza con cui un guasto viene notificato al personale appropriato.
• AIOps: Artificial Intelligence for IT Operations (AIOps) è un sistema automatizzato che aggrega, correla e classifica i dati sugli incidenti.

Questi componenti lavorano insieme per migliorare l’osservabilità complessiva di un sistema.

Perché l’osservabilità è fondamentale?

L’infrastruttura e le applicazioni IT moderne sono diventate sempre più complesse grazie all’introduzione di container, architetture a microservizi e approcci multi- e hybrid-cloud. La comunicazione continua tra questi sistemi distribuiti può talvolta essere imprevedibile o causare guasti e problemi di prestazioni. Ciò significa che un singolo guasto in un componente potrebbe avere un effetto a catena su altri componenti del sistema e influire significativamente sulle prestazioni dell’applicazione.

L’osservabilità è essenziale perché approfondisce il problema, il motivo per cui esiste e risale persino a come tutto è iniziato, offrendo dati in tempo reale sullo stato del sistema software. Le aziende possono sfruttare questo aspetto per prendere decisioni informate e basate sui dati che portano a risultati aziendali positivi. I team di Engineering, Operations e DevOps possono anche ottenere visibilità sul sistema grazie all’osservabilità, consentendo loro di dedicare meno tempo alla risoluzione dei problemi e al refactoring.

Osservabilità vs. monitoring

Osservabilità e monitoring sono concetti complementari per la gestione e la comprensione dei sistemi complessi: un sistema deve essere osservabile per un monitoraggio efficace.

Il monitoraggio tiene traccia della salute complessiva del sistema e segnala quando qualcosa non va. Comporta l’aggregazione e la visualizzazione dei dati sulle prestazioni del sistema in metriche predefinite come l’utilizzo della CPU, il consumo di memoria, i tempi di risposta, i tassi di errore, ecc.

Il concetto di osservabilità, invece, utilizza la raccolta dei dati per dire cosa non va e perché è successo. Si tratta di sviluppare una comprensione completa delle operazioni interne del sistema.

Benefici dell’osservabilità

L’osservabilità offre una serie di funzionalità che possono essere utili a team di sviluppo, di operations e altri stakeholder aziendali.

• Aziende e imprese: Secondo il rapporto State of Observability 2023, l’osservabilità è essenziale per il funzionamento e il successo di un’azienda. Il 64% delle organizzazioni dedica un giorno o più alle tipiche indagini dopo un incidente. Le aziende possono utilizzare gli strumenti di osservabilità per analizzare il customer journey end-to-end, comprendere l’utilizzo delle risorse e identificare le opportunità di ottimizzazione. Di conseguenza, i team possono ridurre le informazioni inutili o ridondanti, dando priorità agli eventi critici, risparmiando sui costi e migliorando l’allocazione delle risorse.
• Migliorare l’esperienza degli utenti finali: L’esperienza del cliente e la soddisfazione complessiva per il prodotto/servizio sono un obiettivo primario per le aziende. Con gli strumenti di osservabilità, le aziende possono monitorare e analizzare le prestazioni delle loro applicazioni e dei loro servizi in tempo reale. Questo aiuta a tracciare, identificare e risolvere i problemi che potrebbero avere un impatto sull’esperienza dell’utente finale e sulla distribuzione dei contenuti, come tempi di risposta lenti o interruzioni del servizio.
• DevOps e SRE: L’osservabilità supporta una cultura del miglioramento continuo fornendo informazioni in tempo reale sulle prestazioni del sistema. Una volta implementata, può offrire visibilità e monitoraggio dei dati end-to-end su un’architettura IT a più livelli. Pertanto, i team DevOps e SRE sfruttano l’osservabilità per prendere decisioni informate sulle modifiche all’infrastruttura e risolvere istantaneamente i problemi imprevisti, risparmiando tempo.
• Sicurezza e conformità: Con una visibilità completa dell’applicazione o dell’infrastruttura, l’osservabilità consente al team di rilevare modelli o comportamenti anomali all’interno del sistema. I dati di osservabilità (metriche, log e traces) possono essere fondamentali per comprendere la portata e l’impatto di minacce come le violazioni dei dati o gli attacchi software veri e propri.

Le sfide dell’osservabilità

Se da un lato l’osservabilità offre spunti essenziali per la comprensione dei sistemi complessi, dall’altro presenta anche degli svantaggi. Alcune sfide legate all’osservabilità sono:

• Sovraccarico di dati: Il volume, la velocità e la varietà dei dati grezzi e degli avvisi generati dai componenti dei sistemi distribuiti non sono costanti. Di conseguenza, l’estrazione dei dati, man mano che questi sistemi scalano e diventano più complessi, diventa più impegnativa.
• Complessità dei moderni sistemi software: La complessità di un’infrastruttura influisce in modo sostanziale sull’efficacia dell’osservabilità di un sistema. La natura intricata dei moderni ambienti IT, soprattutto nelle configurazioni dinamiche multi-cloud, introduce sfide che possono portare a lacune nel monitoraggio e ostacolare gli approfondimenti in tempo reale. Ad esempio, l’aumento dei server e dei dispositivi IoT all’interno di alcuni sistemi su larga scala può ritardare l’invio dei log al logging.
• Team Infra, Dev, Ops, Apps e Biz isolati: Quando all’interno di un’organizzazione ci sono silos di dati o infrastrutturali, l’implementazione di una soluzione di osservabilità unificata diventa impegnativa e può comportare costi elevati. I team DevOps, di business e di operations devono imparare a collaborare in modo efficiente per ottenere l’osservabilità e ridurre i rischi.

I tre pilastri dell’osservabilità

Nell’osservabilità, tre pilastri forniscono collettivamente informazioni sul comportamento e sulle prestazioni di un sistema.

Metriche

Le Metriche sono punti di dati quantitativi con attributi che indicano la salute di un aspetto del sistema, come l’infrastruttura, le applicazioni, i bilanciatori di carico e altre fonti. Forniscono visibilità in tempo reale sulle prestazioni di un sistema utilizzando parametri quali timestamp, nome, KPI e valore. Le aziende e i team di sviluppo utilizzano spesso metriche popolari come CPU, traffico di rete, memoria, latenza e utilizzo del disco, che sono indicatori naturali dello stato di salute di un sistema. Le metriche, tuttavia, si concentrano spesso su una regione del sistema alla volta, rendendo difficile il monitoraggio dei problemi in un sistema distribuito.

Log: una cronaca di eventi

I log sono registrazioni testuali granulari degli eventi e degli errori di elaborazione delle richieste di un’applicazione. Ogni voce di registro fornisce record cronologici con preziose informazioni sulla serie di eventi, sulla diagnosi dei problemi e sulla verifica delle attività del sistema. L’osservabilità dei log aiuterà gli sviluppatori a identificare quando si è verificato un problema e quali eventi sono correlati. Questi log sono raggruppati in base al contenuto di campi di log simili, in formato testo normale, strutturato o binario.

Ogni volta che viene eseguita una query, il sistema esamina i risultati alla ricerca di modelli e raggruppa automaticamente le voci di registro in base al contenuto di campi di registro simili. I log sono spesso temporanei; tuttavia, la maggior parte delle organizzazioni estende il periodo di conservazione dei log per motivi di sicurezza e conformità.

Traces: Mappare il percorso

TIl terzo pilastro, le traces, svolge un ruolo fondamentale nel dipanare il comportamento end-to-end di una richiesta nei sistemi distribuiti. Le trace catturano il ciclo di vita di una richiesta mentre passa attraverso più componenti, fornendo una mappa visiva delle dipendenze e delle interazioni. Anche se le trace non possono dire perché un sistema si sta comportando male, possono aiutare a capire il flusso delle richieste e a individuare quale delle centinaia di componenti è difettoso. Durante il tracciamento distribuito, i nomi delle risorse possono essere usati per identificare l’ID corretto della risorsa da interrogare e tracciare il flusso delle richieste tra i servizi..

Da solo, ogni pilastro fornisce informazioni preziose, ma non garantisce l’osservabilità a causa dei suoi limiti specifici. Per creare una strategia di osservabilità di successo, i team devono esplorare soluzioni che integrino tutti e tre i pilastri per una visibilità totale della salute dell’IT in termini di prestazioni e disponibilità.

Osservabilità nell’ingegneria del software

Nell’ingegneria del software, l’osservabilità è la capacità di comprendere, misurare e analizzare lo stato interno di un sistema ispezionando le sue uscite esterne. Questa capacità gioca un ruolo cruciale nella manutenzione, nel debug e nel miglioramento delle prestazioni di sistemi software complessi.
L’implementazione di una strategia di osservabilità è un approccio proattivo per migliorare l’affidabilità del sistema, migliorare i problemi e consentire la consegna e il miglioramento continui, il che significa che il team di sviluppo può dormire sonni tranquilli.

Estendere l’osservabilità al platform engineering

Con l’evoluzione delle piattaforme, esse diventano intrinsecamente più complesse e contengono molti servizi, microservizi, container e altri componenti interconnessi. Pertanto, i team hanno spesso bisogno di un feedback in tempo reale su prestazioni, guasti e coinvolgimento degli utenti da numerose configurazioni e versioni dello stesso prodotto. I platform engineer svolgono un ruolo fondamentale nel gestire la natura complessa di questi sistemi distribuiti, fornendo e configurando strumenti di osservabilità.

Tuttavia, l’osservabilità consente ai platform engineer di approfondire le modalità di interazione dei servizi, di tracciare il flusso dei dati e di comprendere le prestazioni dell’intera piattaforma. Così, metriche, log e dati di eventi possono essere continuamente raccolti, analizzati e correlati per facilitare una rapida risoluzione dei problemi. L’obiettivo finale è fornire un’esperienza completa ai team DevOps, ottenendo un’efficienza ottimale su tutta la piattaforma.

Mia-Platform e l’osservabilità

Esistono diversi fornitori open-source e commerciali che forniscono prodotti SaaS per l’osservazione, la gestione e l’analisi dei dati telemetrici. Tuttavia, Mia-Platform si rivolge ai team di ingegneria del software, offrendo un’esperienza di sviluppo senza precedenti. Alla base si trova Mia-Platform Console, un Internal Developer Platform (IDP) concepita per i Platform Engineer e i professionisti DevOps. Questa soluzione migliora la visibilità, la tracciabilità e l’osservabilità end-to-end del ciclo DevOps. Con Mia-Platform, i team possono navigare e ottimizzare senza problemi il loro percorso di sviluppo, garantendo un approccio olistico e semplificato all’ingegneria del software..

L’osservabilità nell’ingegneria del software non è solo un altro requisito tecnico, ma è parte integrante della gestione del software nei sistemi distribuiti. Quindi, se state cercando di stabilire solide pratiche di platform engineering, date un’occhiata a questo White Paper su Role-Based Access Control (RBAC). È inoltre possibile scoprire il pieno potenziale dell’osservabilità esplorando i progetti open-source di Mia-Platform..

Conclusione

L’osservabilità è diventata un requisito per la maggior parte delle applicazioni moderne. Anche se non è richiesta per ogni applicazione, l’osservabilità colma il divario tra il noto e l’ignoto all’interno di un sistema distribuito. Consente ai team di sviluppo, di operations e DevOps di monitorare e gestire qualsiasi problema che influisca sulle prestazioni e sulla stabilità di un software.