.Net微服务实战之可观测性

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前言

很多次去面试，有经验的面试官都会问一个问题，你是怎么去定位日常遇到的问题？平常跟同行分享自己遇到的问题，事后他会问我，这种看起来毫无头绪的问题，你是怎么去定位解决的？

其实我们平常不知道怎么问题出在哪，主要是所了解的信息量不足，那么怎么才能提高给咱们定位问题的信息量呢？其实上面两个问题的答案都是同一个：日志、指标、跟踪。

有日志记录才能清楚知道当前系统的运行状况和具体问题；指标是给与后续做优化和定位偶发性问题的一些参考，没指标参考就没标准；我们平常做得多的调试、查看调用栈也是跟踪的一种，但是在分布式时代，更多考量的是跨进程通信的调用链路。

日志、指标、跟踪三者结合起来有一种统称——可观测性

运维是架构的地基，我第一次看到这句是在张辉清写的《小团队构建大网站：中小研发团队架构实践》，说实话，我非常的认同。不少小团队的运维都是由开发兼职的，而团队的运维能力决定了日后架构选型与日常维护。有良好的运维监控体系，就有足够的信息量提供给开发人员进行定位排错。

可观测性

可观测性的意思是可以由系统的外部输出推断其内部状态的程度，在软件系统中，可观察性是指能够收集有关程序执行、模块内部状态以及组件之间通信的数据。分别由三个方向组成：日志（logging）、跟踪（ tracing）、指标（Metrics）《Metrics, tracing, and logging》

日志（logging）

日志的定义特征是它记录离散事件，目的是通过这些记录后分析出程序的行为。

例如：应用程序调试或错误消息通过转换文件描述，通过 syslog 发送到 Elasticsearch；审计跟踪事件通过 Kafka 推送到 BigTable 等数据存储；或从服务调用中提取并发送到错误跟踪服务（如 NewRelic）的特定于请求的元数据。

跟踪（ tracing）

跟踪的定义特征是它处理请求范围内的信息，目的是排查故障。

在系统中执行的单个事务对象生命周期里，所绑定的数据或元数据。例如：RPC远程服务调用的持续时间；请求到数据库的实际 SQL 查询语句；HTTP 请求入站的关联 ID。

指标（Metrics）

指标的定义特征是它们是可聚合的，目的是监控和预警。

这些指标在一段时间内，能组成单个逻辑仪表、计数器或直方图。例如：队列的当前长度可以被建模为一个量规；HTTP 请求的数量可以建模为一个计数器，更新后通过简单的加法聚合计算；并且可以将观察到的请求持续时间建模为直方图，更新汇总到某个时间段中并建立统计摘要。

代表性产品

日志（logging）基本上是ELK (ElasticSearch, Logstash, Kibana) 技术栈一家独大了，但是Logstash比较重量级的，而轻量级的Filebeat可能更加受大家的青睐。下文里的实战部分，我是以EFK(ElasticSearch, Filebeat, Kibana)演示。

跟踪（ tracing）相比于日志就是百花齐放了，Skywalking、zipkin、鹰眼、jeager、Datadog等等……但是在.Net的技术栈里，能提供出SDK的相对会少，所以选择也会少一些，我在之前的实战和下文的演示都是用Skywalking，主要优势无侵入。

指标（Metrics）在云生时代Prometheus比Zabbix更加受大家欢迎，同时Prometheus社区活跃度也占非常大的优势。下文实战部分我以Prometheus 作为演示。

ElasticSearch部署与安装

后面的Skywaking和日志都需要用到ElasticSearch，所以我把部署流程优先提了出来。

导入 GPG key

rpm --import https://artifacts.elastic.co/GPG-KEY-elasticsearch

添加源

vim /etc/yum.repos.d/elasticsearch.repo

[elasticsearch]
name=Elasticsearch repository for 7.x packages
baseurl=https://artifacts.elastic.co/packages/7.x/yum
gpgcheck=1
gpgkey=https://artifacts.elastic.co/GPG-KEY-elasticsearch
enabled=0
autorefresh=1
type=rpm-md

重新加载

yum makecache

安装

sudo yum install -y --enablerepo=elasticsearch elasticsearch

修改配置

vim /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml

network.host: 0.0.0.0

discovery.type: single-node

启动

/sbin/chkconfig --add elasticsearch

sudo -i service elasticsearch start
systemctl enable elasticsearch.service

用浏览器访问，能出现下图就是可以了

Prometheus与Grafana实现指标

架构简析

核心组件

Prometheus server

Prometheus的主程序，本身也是一个时序数据库，它来负责整个监控集群的数据拉取、处理、计算和存储，是使用pull方式由服务端主动拉取监控数据。

Alertmanager

Prometheus的告警组件，负责整个集群的告警发送、分组、调度、警告抑制等功能。需要知道的是alertmanager本身是不做告警规则计算的，简单来说就是，alertmanager不去计算当前的监控取值是否达到我设定的阈值，上面已经提过该部分规则计算是prometheus server来计算的，alertmanager监听prometheus server发来的消息，然后在结合自己的配置，比如等待周期，重复发送告警时间，路由匹配等配置项，然后把接收到的消息发送到指定的接收者。同时他还支持多种告警接收方式，常见的如邮件、企业微信、钉钉等。1.3

Pushgateway

Pushgateway 它是prometheus的一个中间网管组件，类似于zabbix的zabbix-proxy。它主要解决的问题是一些不支持pull方式获取数据的场景，比如：自定义shell脚本来监控服务的健康状态，这个就没办法直接让prometheus来拉数据，这时就可以借助pushgateway，它是支持推送数据的，我们可以把对应的数据按照prometheus的格式推送到pushgateway，然后配置prometheus server拉取pushgateway即可。

UI

Grafana、prometheus-ui是用来图形化展示数据的组件，其中prometheus-ui是prometheus项目原生的ui界面，但是在数据展示方面不太好用，因此推荐grafana来展示你的数据，grafana支持prometheus的PromQL语法，能够和prometheus数据库交互，加上grafana强大的ui功能，我们可以很轻松的获取到很多好看的界面，同时也有很多做好的模版可以使用。

Prometheus Target

采集指标的API，有不同的Exporter，如果redis、mysql、server nodel提供给Prometheus server定时pull数据到数据库。

安装Prometheus

mkdir /var/prometheus
docker run -d --name=prometheus -p 9090:9090 prom/prometheus
docker cp prometheus:/etc/prometheus/prometheus.yml /var/prometheus/

删除之前的容器

docker run -d --name=prometheus -p 9090:9090 -v /var/prometheus/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml prom/prometheus

到浏览器输入地址访问，出现以下页面则成功

安装Grafana

docker run -d --name=grafana -p 3000:3000 grafana/grafana

安装完成后，使用admin/admin登录

安装Node Exporter

docker run -d -p 9100:9100 \
  -v "/proc:/host/proc:ro" \
  -v "/sys:/host/sys:ro" \
  -v "/:/rootfs:ro" \
  --net="host" \
  --restart always \
  prom/node-exporter

到浏览器输入地址访问（http://192.168.184.129:9100/metrics），出现以下页面则成功

配置Prometheus

vim /var/prometheus/prometheus.yml

添加以下配置（注意格式）

- job_name: service-a

static_configs:

- targets: ["192.168.88.138:9100"]

labels:

instance: node

- job_name: service-b

static_configs:

- targets: ["192.168.88.146:9100"]

labels:

instance: node

- job_name: service-c

static_configs:

- targets: ["192.168.88.144:9100"]

labels:

instance: node

重新启动Prometheus，打开浏览器可以见下图

配置Grafana

添加数据源

导入模板，其他模板可以到 https://grafana.com/grafana/dashboards 查看

确认后则生成（注意修改主机名）

到这里完整的一次监控就完成，我们可以根据上诉的步骤添加容器和docker的监控。

使用Docker Exporter监控容器

用docker进行安装

docker run --name docker_exporter --detach --restart always --volume "/var/run/docker.sock":"/var/run/docker.sock" --publish 9417:9417 prometheusnet/docker_exporter

在Prometheus进行配置，添加下面配置项

vim /var/prometheus/prometheus.yml

- job_name: "container"
    static_configs:
      - targets: ["192.168.88.138:9417"]

在grafana根据上面node-exporter的步骤进行导入对应的模板 https://grafana.com/grafana/dashboards/11467

使用docker metrics 监控docker

开启metrics

vim  /etc/docker/daemon.json

{
　　"metrics-addr" : "192.168.88.146:9323",
　　"experimental" : true
}

重启docker

systemctl daemon-reload
service docker restart

配置Prometheus

- job_name: "docker"
    static_configs:
      - targets: ["192.168.88.138:9323", "192.168.88.146:9323", "192.168.88.146:9323"]

导入模板https://grafana.com/grafana/dashboards/1229

SkyWalking实现跟踪

架构简析

核心组件

Skywalking OAP Server

Skywalking收集器，接受写入请求与UI数据查询。

Skywalking UI

有调用链路记录、网络拓扑图、性能指标展示等。

Skywalking客户端代理

提供了多种语言的SDK（Java, .NET Core, NodeJS, PHP, Python等），在应用程序进行网络请求的时候进行埋点拦截，整理成需要的指标发送到Skywalking OAP Server,

安装SkyWalking的收集器

docker run --name skywalking-oap-server  -p 12800:12800 -p 11800:11800 -p 1234:1234 --restart always -d -e SW_STORAGE=elasticsearch7 -e SW_STORAGE_ES_CLUSTER_NODES=192.168.184.129:9200 apache/skywalking-oap-server:8.4.0-es7

启动成功后去ES查看，多了很多的Index

安装SkyWalking UI

docker run --name skywalking-ui -p 8888:8080 --restart always -d -e SW_OAP_ADDRESS=192.168.184.129:12800 apache/skywalking-ui:8.4.0

使用时注意调整右下角的时区

我们到Github下载源码 https://github.com/SkyAPM/SkyAPM-dotnet，根据how-to-build文档进行编译

- Prepare git and .NET Core SDK.
- `git clone https://github.com/SkyAPM/SkyAPM-dotnet.git`
- `cd SkyAPM-dotnet/`
- Switch to the tag by using `git checkout [tagname]` (Optional, switch if want to build a release from source codes)
- `git submodule init`
- `git submodule update`
- Run `dotnet restore`
- Run `dotnet build src/SkyApm.Transport.Grpc.Protocol`
- Run `dotnet build skyapm-dotnet.sln`

启动SkyApm.Sample.Frontend与SkyApm.Sample.Backend两个项目，浏览器访问http://localhost:5001/api/values/postin ，就可以见到下面的调用链了。

我在19年的时候使用0.9版本，http.request_body和http.response_body都是没记录需要自己扩展，而现在最新版已经有记录，省了不少的事。

EFK（ElasticSearch+Filebeat+Kibana）实现日志

安装Nginx

主要用来测试的

添加源

rpm -Uvh http://nginx.org/packages/centos/7/noarch/RPMS/nginx-release-centos-7-0.el7.ngx.noarch.rpm

安装

yum install -y nginx

修改配置

vim /etc/nginx/nginx.conf

把圈起来的配置改动一下

log_format  json  '{"@timestamp":"$time_iso8601",'
    '"host": "$server_addr",'
    '"clientip": "$remote_addr",'
    '"request_body": "$request_body",'
    '"responsetime": $request_time,'
    '"upstreamtime": "$upstream_response_time",'
    '"upstreamhost": "$upstream_addr",'
    '"http_host": "$host",'
    '"url": "$uri",'
    '"referer": "$http_referer",'
    '"agent": "$http_user_agent",'
    '"status": "$status"}';

access_log  /var/log/nginx/access.log  json;

开机启动

systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service

用浏览器访问，刷新几次，执行cat /var/log/nginx/access.log 就可以看到json格式的日志了

安装Filebeat

导入安装源

sudo rpm --import https://packages.elastic.co/GPG-KEY-elasticsearch

vim /etc/yum.repos.d/elastic.repo

保存下面文案

[elastic-7.x]
name=Elastic repository for 7.x packages
baseurl=https://artifacts.elastic.co/packages/7.x/yum
gpgcheck=1
gpgkey=https://artifacts.elastic.co/GPG-KEY-elasticsearch
enabled=1
autorefresh=1
type=rpm-md

执行安装指令

yum install -y filebeat

添加配置

vim /etc/filebeat/filebeat.yml

filebeat.inputs:
  - type: log
    enabled: true
    paths:
      - /var/log/nginx/access.log
    json.key_under_root: true
    json.overwrite_keys: true
    json.message_key: log
    tags: ["nginx-access"]
  - type: log
    enabled: true
    paths:
      - /var/log/nginx/error.log
    json.key_under_root: true
    json.overwrite_keys: true
    json.message_key: log
    tags: ["nginx-error"]
filebeat.config.modules:
  path: ${path.config}/modules.d/*.yml
  reload.enabled: false
setup.ilm.enabled: false
setup.template:
  name: "nginx"
  pattern: "nginx-*"
setup.template.overwrite: true
setup.template.enabled: false
output.elasticsearch:
  hosts: ["192.168.184.129:9200"]
  indices:
    - index: "nginx-access-%{+yyyy.MM.dd}"
      when.contains:
        tags: "nginx-access"
    - index: "nginx-error-%{+yyyy.MM.dd}"
      when.contains:
        tags: "nginx-error"

启动

systemctl start filebeat 
systemctl enable filebeat

安装kibana

docker run --name kibana -d -p 5601:5601 kibana:7.7.0

mkdir /var/kibana
docker cp kibana:/usr/share/kibana/config /var/kibana/config

删除之前的容器再安装一次

docker run --name kibana -d -v /var/kibana/config:/usr/share/kibana/config -p 5601:5601 kibana:7.7.0

修改配置后，重启容器

vim /var/kibana/config/kibana.yml

打开浏览器访问

创建索引，填写nginx-access-*

最后的展示UI

.Net的日志同样可以使用Json保存，然后通过Filebeat进行采集。

结束

本篇文章是我之前实现微服务的时的运维的技术栈，如果有什么问题与建议，可以给在评论区反馈给我。

posted @ 2021-09-29 16:12 陈珙阅读(5319) 评论(11) 编辑收藏举报

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陈珙

不积跬步,无以至千里

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可观测性

日志（logging）

跟踪（ tracing）

指标（Metrics）

代表性产品

ElasticSearch部署与安装

Prometheus与Grafana实现指标

架构简析

核心组件

Prometheus server

Alertmanager

Pushgateway

UI

Prometheus Target

安装Prometheus

安装Grafana

安装Node Exporter

配置Prometheus

配置Grafana

使用Docker Exporter监控容器

使用docker metrics 监控docker

SkyWalking实现跟踪

架构简析

核心组件

Skywalking OAP Server

Skywalking UI

Skywalking客户端代理

安装SkyWalking的收集器

安装SkyWalking UI

EFK（ElasticSearch+Filebeat+Kibana）实现日志

安装Nginx

安装Filebeat

安装kibana

结束

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