云原生ASP.NET Core程序的可监测性和可观察性

Posted 2021-06-19 dotNET跨平台

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分布式应用程序很复杂，给开发人员调试和修复生产问题带来了一系列挑战。尽管微服务架构可帮助维持一支规模较小，可以自主工作并专注于独立业务团队，但由于其分布式性质，它带来了新的挑战。例如，在业务交易过程中出现问题的情况下，需要端到端跟踪请求，该请求可能跨越多个服务和基础架构。解决问题时可能遇到的挑战有：

• 管理已知和未知故障

• 故障也是分布式的

• 传统监控系统不适用

这是可监测性和可观察性出现的地方。可监测性记录应用程序的总体运行状况，而可观察性则可以帮助您更深入地了解上下文数据。在.NET大会上，我和Cecil 已经深入讨论了云原生应用程序中的可监测性和可观察性。

以上视频中，我们着眼于可观察性和可监测性的关键点，例如日志(Logging)，衡量指标(Metrics)，链路追踪(Tracing)，并深入分析了运行状况检查(Health checks)。

以下是视频中讨论的一些基本概念：

运行状况检查(Health checks)

微服务实现了运行状况检查，最理想的情况是使用HTTP endpoints，以便各种实时监控系统可以查询状态。运行状况检查端点至少应做出以下响应：

• 系统正在运行吗？

• 它可以执行任务吗？

在Kubernetes世界中，这些分别直接转换为liveness和readiness。它们定义在Kubernetes的YAML部署配置文件中。

• liveness路径是Kubernetes定期查询以检查故障的端点。

  Kubernetes提供了liveness探针来监测失败的应用程序，并在它们不返回成功代码时重新启动它们。

• readiness路径是Kubernetes查询以了解服务何时就绪，可以开始接受流量的终端。

  当所有注册的检查都成功时，它将返回HTTP状态代码200。

ASP.NET Core提供用于向可监测性系统报告运行状况的中间件和库，来提供运行状况检查。相关文档请查阅ASP.NET Core中的运行状况检查。

ASP.NET Core中的运行状况检查

https://docs.microsoft.com/en-us/aspnet/core/host-and-deploy/health-checks

日志

无论您使用什么工具调查生产环境中的问题，最终都会是以日志的形式反应问题的根本原因。在分布式环境中，您需要确保日志记录包含有助于调试的深入信息。可以从一个集中的地方查询它们。每个日志记录都需要有一个关联ID，以便进行跟踪以了解全局。

结构化日志

使用结构化日志，您可以将序列化的对象添加到日志中，日志监视系统可以高效地查询这些对象。例如，您可以根据customerID或trasnsactionID查询整个事务日志。在ASP.NET Core应用程序中，可以使用提供结构化日志记录的Serilog。请查阅.NET Core和ASP.NET Core中的日志入门，以及Serilog了解结构化日志。

.NET Core和ASP.NET Core中的日志

https://docs.microsoft.com/en-us/aspnet/core/fundamentals/logging/

Serilog

https://serilog.net/

集中式日志和关联ID

在传统应用程序中，日志文件存储在本地计算机上。在分布式环境中，把日志记录在某一台计算机中的纯文本文件中是没有帮助的。生成日志的应用程序可能无法访问本地磁盘，或者当容器在虚拟机中移动时，本地磁盘可能是高度瞬态的。由于在Cloud-native应用程序中使用基于文件的日志会遇到一些问题，因此首选集中式日志。日志由应用程序收集并传送到一个集中的日志应用程序，该应用程序对日志进行索引和存储。这类系统每天可以接收数十GB的日志。Serilog提供了向集中式系统（如Azure Application Insights，Azure Monitor的一项功能）写入日志事件的接收器。在构建跨多个服务的日志记录时，遵循一些标准做法也很有帮助。例如，在事务开始时生成一个关联ID，然后将其记录到与该事务相关的每条消息中，这样可以更容易地从集中式日志系统中搜索所有相关消息。

接收器

https://github.com/serilog/serilog/wiki/Provided-Sinks

关联ID

https://blog.rapid7.com/2016/12/23/the-value-of-correlation-ids/

分布式跟踪

分布式跟踪等效于现代云和微服务体系结构的调用堆栈，并添加了性能分析器。分布式跟踪或分布式请求跟踪有助于端到端查看请求，并使您能够从整体上识别问题。跟踪可以为您提供有关问题的详细答案，例如事件发生在什么时候？它花了多少时间？为什么要花这么长时间？哪些微服务处理了它？等等，像 openzipkin/zipkin 之类的开源分布式跟踪系统，在该领域非常流行。

为您的应用程序启用分布式跟踪就跟将相应的分布式跟踪提供商的SDK添加到每个微服务中一样简单。例如，在您的应用中安装并配置了Application Insights SDK后，SDK依赖关系自动收集器会自动收集流行框架，库和技术的跟踪信息。

在几个不同的系统和工具之间，需要有一套标准以便于观察。OpenTelemetry标准化了不同的应用程序和框架如何收集和发出可观测性遥测。OpenTelemetry提供了一个与供应商无关的规范、一组api、sdk和工具以及用于可观测性遥测（分布式跟踪、度量等）的集成。查看博客文章OpenTelemetry .net reachs v1.0以获取详细信息。

openzipkin/zipkin

https://github.com/openzipkin/zipkin

Application Insights SDK

https://docs.microsoft.com/azure/azure-monitor/app/distributed-tracing

OpenTelemetry

https://opentelemetry.io

博客文章OpenTelemetry .net reachs v1.0

https://devblogs.microsoft.com/dotnet/opentelemetry-net-reaches-v1-0

动手模块

我们已经构建了一系列模块来帮助您学习构建.NET微服务和云原生技术。查看以下模块，这些模块将帮助您了解可监测性和可观察性相关技术。

• 行运行状况检查：创建和部署.Net微服务和云原生技术

• 可监测性和可观察性：测试cloud-native ASP.NET Core微服务

• 有关其他主题，请查看https://aka.ms/aspnet-microservices

创建和部署.Net微服务和云原生技术

https://docs.microsoft.com/learn/modules/microservices-aspnet-core/

测试cloud-native ASP.NET Core微服务

https://docs.microsoft.com/learn/modules/microservices-logging-aspnet-core/