Observabilidade: Fundamentos, Conceitos Básicos e Benefícios

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De uma forma simplificada, Observabilidade é a capacidade de medir os estados internos de um sistema examinando suas saídas.

Um sistema é considerado “observável” se o estado atual puder ser estimado apenas usando informações das saídas, ou seja, dados de sensores.

Neste artigo, veremos os principais fundamentos da Observabilidade, suas diferenças e complementariedade em relação ao conceito de Monitoramento, seus benefícios e outros conceitos básicos.

Mais do que apenas uma palavra da moda, o termo “observabilidade” teve sua origem há décadas na teoria de controle (que trata de descrever e entender sistemas autorreguladores).

Hoje, ele é aplicado para aprimorar o desempenho de sistemas de TI distribuídos.

As organizações dependem da observabilidade para manter os sistemas em seus ambientes de TI em funcionamento; de acordo com a pesquisa mais recente sobre o Estado da Observabilidade, até 87% das organizações agora empregam especialistas que trabalham exclusivamente nessa prática.

A Observabilidade utiliza três tipos de dados de telemetria – métricas, logs e rastreamentos – para fornecer uma profunda visão dos sistemas distribuídos e permitir que as equipes cheguem à causa raiz de uma infinidade de problemas e melhorem o desempenho do sistema.

Nos últimos anos, as empresas adotaram rapidamente aplicativos nativos da nuvem e serviços de infraestrutura nativa da nuvem, como AWS, na forma de microsserviços, serverless e tecnologias de contêineres.

Traçar uma origem nesses sistemas distribuídos envolve milhares de processos em execução na nuvem, localmente ou em ambos.

No entanto, a utilização de técnicas e ferramentas tradicionais de monitoramento de TI geram um verdadeiro desafio para rastrear as muitas vias de comunicação e interdependências nessas arquiteturas distribuídas.

Fundamentos da Observabilidade

Monitoramento X Observabilidade

Monitoramento e observabilidade são conceitos distintos que dependem um do outro.

O monitoramento tradicional é uma ação que você realiza para aumentar a observabilidade do seu sistema.

A observabilidade é uma propriedade desse sistema, que pode ser entendida como uma funcionalidade do sistema ou sua característica de possibilitar sua “testabilidade”, de maneira fácil.

Especificamente, o monitoramento é o ato de observar o desempenho de um sistema ao longo do tempo.

As ferramentas de monitoramento coletam e analisam dados do sistema e os traduzem em informações acionáveis.

Tecnologias de monitoramento, como monitoramento de desempenho de aplicativos (APM), podem informar se um sistema está funcionando ou se há algum problema no desempenho do aplicativo.

A agregação de dados de monitoramento e a correlação também podem ajudar a fazer inferências maiores sobre o sistema – por exemplo, o tempo de carregamento pode dizer aos desenvolvedores algo sobre a experiência do usuário de um site ou aplicativo.

A observabilidade mede quão bem os estados internos do sistema de software podem ser inferidos a partir do conhecimento de suas saídas externas.

Ela utiliza os dados e insights que o monitoramento produz para fornecer uma compreensão holística do seu sistema, incluindo sua saúde e desempenho.

A observabilidade do seu sistema, então, depende em parte de quão bem as métricas de monitoramento podem interpretar os indicadores de desempenho do sistema.

Outra diferença importante é que o monitoramento requer que você saiba o que é importante monitorar antecipadamente.

A observabilidade permite que você determine o que é importante observando como o sistema se comporta ao longo do tempo e fazendo perguntas relevantes sobre isso.

A Importância da Observabilidade

A observabilidade é fundamental no desenvolvimento de software, pois oferece um maior controle sobre sistemas complexos.

Sistemas simples têm menos componentes móveis, o que os torna mais fáceis de gerenciar.

Monitorar a CPU, a memória, os bancos de dados e as condições de rede é geralmente suficiente para entender esses sistemas e aplicar a correção apropriada a um problema.

Sistemas distribuídos têm um número muito maior de componentes interconectados, o que aumenta o número e os tipos de falhas que podem ocorrer.

Além disso, os sistemas distribuídos são constantemente atualizados, e cada alteração pode criar um novo tipo de falha.

Em um ambiente distribuído, compreender um problema atual é um desafio enorme, principalmente porque ele gera mais “desconhecidos desconhecidos” do que sistemas mais simples.

Como o monitoramento requer “desconhecidos conhecidos”, muitas vezes não consegue abordar adequadamente os problemas nesses ambientes complexos.

A observabilidade é mais adequada para a imprevisibilidade de sistemas distribuídos, principalmente porque permite fazer perguntas sobre o comportamento do seu sistema à medida que os problemas surgem.

“Por que o X está quebrado?” ou “O que está causando latência agora?” são algumas das perguntas que a observabilidade pode responder.

Observabilidade em Contêineres e Microsserviços

A observabilidade em contêineres e microsserviços expõe o estado das aplicações em produção, para que os desenvolvedores possam identificar e resolver melhor os problemas de desempenho.

Serviços de contêineres (como Docker, Kubernetes e outros) e microsserviços abordam o aumento do risco de tempo de inatividade e outros problemas relacionados a ambientes de nuvem ou software monolítico, nos quais qualquer alteração no código afeta todo o aplicativo e suas dependências.

Contêineres e microsserviços dividem aplicativos em serviços independentes, permitindo que os desenvolvedores modifiquem e atualizem apenas um serviço específico, em vez de todo o aplicativo.

No entanto, uma arquitetura baseada em contêineres introduz novos desafios.

Microsserviços interdependentes costumam estar dispersos por vários hosts, e à medida que a infraestrutura se expande, também aumenta o número de microsserviços em produção.

Isso torna difícil para as equipes de DevOps saberem o que está sendo executado atualmente na produção, levando a ciclos de entrega mais longos, tempo de inatividade e outros problemas.

A observabilidade enfrenta esses desafios, fornecendo visibilidade em sistemas distribuídos que ajudam os desenvolvedores a entender melhor o desempenho e a disponibilidade de um aplicativo.

No caso de uma falha, ela fornece o controle necessário para identificar gargalos e depurar ou corrigir o problema rapidamente.

Principais Classes de Dados Usadas na Observabilidade

As principais classes de dados usadas na observabilidade são logs, métricas e rastreamentos. Juntas, são frequentemente chamadas de “os três pilares da observabilidade”.

Logs

Um log é um registro de texto de um evento que ocorreu em um momento específico e inclui um carimbo de data e hora que indica quando ocorreu e uma carga que fornece contexto.

Os logs têm três formatos:

texto simples,

estruturados e

binários.

O texto simples é o mais comum, mas os logs estruturados, que incluem dados e metadados adicionais e são mais fáceis de consultar, estão se tornando cada vez mais populares.

Os logs geralmente são o primeiro lugar em que você procura quando algo dá errado em um sistema.

Métricas

Uma métrica é um valor numérico medido ao longo de um intervalo de tempo e inclui atributos específicos, como carimbo de data e hora, nome, KPIs e valor.

Ao contrário dos logs, as métricas são estruturadas por padrão, o que facilita a consulta e a otimização para armazenamento, permitindo que você as mantenha por períodos mais longos.

Rastreamentos

Um rastreamento representa a jornada de ponta a ponta de uma solicitação por meio de um sistema distribuído.

Conforme uma solicitação passa pelo sistema hospedeiro, cada operação realizada nela – chamada de “espan” – é codificada com dados importantes relacionados ao microsserviço que realiza essa operação.

Visualizando rastreamentos, que incluem um ou mais “espan”, você pode acompanhar o percurso da solicitação por meio de um sistema distribuído e identificar a causa de um gargalo ou falha.

Integração dos Três Pilares

Trabalhar com essas classes de dados não garante a observabilidade, especialmente se você estiver trabalhando com elas de forma independente ou estiver usando diferentes ferramentas para cada função.

No entanto, você alcançará uma abordagem bem-sucedida para a observabilidade integrando seus logs, métricas e rastreamentos em uma única solução.

Ao fazer isso, você não apenas entende quando ocorrem problemas, mas também por que esses problemas estão ocorrendo.

Começando com a Observabilidade

Como implementar a observabilidade?

Para alcançar a observabilidade, você precisa de ferramentas apropriadas para coletar os dados de telemetria necessários de seus sistemas e aplicativos.

Você pode tornar um sistema observável construindo suas próprias ferramentas, usando software de código aberto ou adquirindo uma solução comercial de observabilidade.

Normalmente, quatro componentes estão envolvidos na implementação da observabilidade:

Instrumentação

Essas são ferramentas de medição que coletam dados de telemetria de um contêiner, serviço, aplicativo, host e de qualquer outro componente do seu sistema, permitindo a visibilidade em toda a infraestrutura.

Correlação de dados

Os dados de telemetria coletados de todo o sistema são processados e correlacionados, criando contexto e permitindo a curadoria automatizada ou personalizada dos dados para visualizações de séries temporais.

Resposta a incidentes

Tecnologias de gerenciamento e automação de incidentes são projetadas para levar os dados sobre interrupções às pessoas e equipes certas, com base em escalas de plantão e habilidades técnicas.

AIOps (Operações de IA)

Modelos de aprendizado de máquina são usados para agregar, correlacionar e priorizar automaticamente dados de incidentes, permitindo filtrar o ruído dos alertas, detectar problemas que podem afetar o sistema e acelerar a resposta a incidentes quando eles ocorrem.

Ferramentas de Observabilidade: O que Procurar

Independentemente de você optar por construir suas próprias ferramentas, usar software de código aberto ou soluções comerciais de observabilidade, todas as ferramentas de observabilidade devem ter algumas características essenciais:

Integração com as ferramentas atuais

Se suas ferramentas de observabilidade não funcionarem com sua pilha de tecnologia atual, seus esforços de observabilidade provavelmente falharão.

Certifique-se de que elas ofereçam suporte aos frameworks e linguagens em seu ambiente, plataforma de contêiner, plataforma de mensagens e qualquer outro software crítico.

Facilidade de uso

Se suas ferramentas de observabilidade forem difíceis de aprender ou usar, elas não serão integradas aos fluxos de trabalho, impedindo que sua iniciativa de observabilidade avance.

Fornecimento de dados em tempo real

Suas ferramentas de observabilidade devem fornecer insights relevantes por meio de painéis, relatórios e consultas em tempo real, para que as equipes possam entender um problema, seu impacto e como resolvê-lo.

Suporte a técnicas de manipulação de eventos modernos

Ferramentas de observabilidade eficazes devem ser capazes de coletar todas as informações relevantes de suas pilhas, tecnologias e ambientes operacionais, separar sinais valiosos do ruído e fornecer contexto suficiente para que as equipes possam abordá-los.

Visualização de dados agregados

As ferramentas de observabilidade devem apresentar insights em formatos facilmente compreensíveis, como painéis, resumos interativos e outras visualizações que os usuários possam entender rapidamente.

Fornecimento de contexto

Quando surge um incidente, suas ferramentas devem fornecer contexto suficiente para entender como o desempenho do sistema mudou ao longo do tempo, como a mudança se relaciona a outras mudanças no sistema, a extensão do problema e as interdependências do serviço ou componente afetado.

Sem contexto no nível que a observabilidade pode fornecer, a resposta a incidentes é prejudicada.

Uso de aprendizado de máquina

Suas ferramentas devem incluir modelos de aprendizado de máquina que automatizam o processamento e a curadoria de dados, permitindo que você detecte e responda a anomalias e outros incidentes de segurança com mais rapidez.

Entrega de valor para o negócio

Certifique-se de avaliar sua ferramenta de observabilidade em relação às métricas importantes para o seu negócio, como velocidade de implantação, estabilidade do sistema e experiência do cliente.

Benefícios da Observabilidade

A observabilidade permite que desenvolvedores de DevOps entendam o estado interno de um aplicativo em qualquer momento e tenham acesso a informações mais precisas sobre falhas de sistema em ambientes de produção distribuídos.

Alguns benefícios chave incluem:

Maior visibilidade

Sistemas distribuídos em expansão frequentemente tornam difícil para os desenvolvedores saber quais serviços estão em produção, se o desempenho do aplicativo é sólido, quem é responsável por um determinado serviço ou como o sistema estava antes da implantação mais recente. A observabilidade oferece visibilidade em tempo real dos sistemas de produção, ajudando a eliminar esses obstáculos.

Melhores alertas

A observabilidade ajuda os desenvolvedores a descobrir e resolver problemas com mais rapidez, fornecendo uma visão mais profunda que permite identificar rapidamente o que mudou no sistema, depurar ou corrigir os problemas e determinar quaisquer problemas que essas mudanças possam ter causado.

Melhor fluxo de trabalho

A observabilidade permite que os desenvolvedores vejam a jornada de uma solicitação do início ao fim, juntamente com dados contextualizados relevantes sobre um problema específico. Isso otimiza os processos de investigação e depuração de um aplicativo, melhorando seu desempenho.

Menos tempo em reuniões

Historicamente, os desenvolvedores precisavam rastrear informações por meio de empresas e aplicativos de terceiros para descobrir quem era responsável por um determinado serviço ou como o sistema estava dias ou semanas antes da implantação mais recente. Com a observabilidade eficaz, essas informações estão prontamente disponíveis.

Aceleração da velocidade de desenvolvedor

A observabilidade torna o monitoramento e a solução de problemas mais eficientes, removendo o principal ponto de atrito para os desenvolvedores. O resultado é um aumento na velocidade de entrega e mais tempo para a equipe de engenharia desenvolver ideias inovadoras para atender às necessidades do negócio e de seus clientes.

Como Engenheiros e Desenvolvedores se Beneficiam da Observabilidade

Tanto engenheiros quanto desenvolvedores individuais se beneficiam da observabilidade devido à visibilidade que ela proporciona em toda a sua arquitetura, desde aplicativos e serviços de terceiros até os seus próprios.

Isso não apenas lhes permite corrigir e, eventualmente, prevenir problemas com mais facilidade, mas também promove uma compreensão mais profunda do desempenho do sistema, contribuindo para uma melhor experiência do cliente.

Com mais tempo disponível, tanto desenvolvedores quanto engenheiros podem se concentrar em iniciativas estratégicas que beneficiam o negócio.

As equipes também colhem benefícios, pois a observabilidade oferece uma visão compartilhada do ambiente, proporcionando uma compreensão mais abrangente de sua arquitetura, saúde e desempenho ao longo do tempo.

A observabilidade permite que desenvolvedores, operadores, engenheiros, analistas, gerentes de projeto e outros membros da equipe acessem os mesmos insights sobre serviços, clientes e outros elementos do sistema.

Além disso, ela cria revisões pós-incidentes mais precisas, à medida que todas as partes podem examinar registros documentados do comportamento do sistema em tempo real, em vez de reunir eventos de fontes individuais isoladas.

Dados, não opiniões, ajudarão suas equipes a entender por que os incidentes ocorreram, permitindo que melhorem a prevenção e o manuseio de incidentes futuros.

No entanto, quem mais pode se beneficiar é o negócio em si.

A observabilidade permite fazer alterações nos aplicativos e serviços sem comprometer a estabilidade dos sistemas, fornecendo ferramentas para entender o que está funcionando e o que não está, identificar rapidamente problemas e melhorar ou resolver rapidamente.

Novos recursos, combinados com menos tempo de inatividade, se traduzem em clientes mais satisfeitos, uma experiência de usuário aprimorada e um resultado financeiro mais robusto.

Conclusão

A observabilidade é uma abordagem vital para entender o estado de toda a sua infraestrutura.

A computação em nuvem, a containerização, os microsserviços e outras tecnologias tornaram os sistemas mais complexos do que nunca.

Embora essas ferramentas tenham um resultado líquido positivo, trabalhar com elas, solucionar problemas e gerenciá-las é desafiador.

Mais componentes interativos levam a uma variedade maior de problemas, que, quando ocorrem, são mais difíceis de detectar e corrigir.

Felizmente, esses sistemas distribuídos geram uma abundância de dados de telemetria que proporcionam uma compreensão mais clara do desempenho, se soubermos como utilizá-los.

Ferramentas de observabilidade eficazes oferecem toda a instrumentação e poder analítico necessários para capturar e contextualizar a saída do seu sistema, proporcionando as informações necessárias para prosperar no mundo dos sistemas distribuídos modernos.

Mantenha-se atento para futuros artigos, nos quais exploraremos mais a fundo como implementar a observabilidade em seu ambiente de TI, fornecendo dicas práticas e insights valiosos para otimizar o desempenho do seu sistema.

Autor deste Artigo: Paulo Florêncio, Diretor Comercial da Target Solutions

Referência: Textos de Stephen Watts.

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