Definition: Logging-Daten, Metriken und Traces – die drei Säulen der Observability Was ist Observability?

Observability ist ein ganzheitlicher Ansatz zur besseren Beobachtbarkeit von IT-Anwendungen, der über klassisches Monitoring hinausgeht. Die Systeme und Anwendungen werden umfassend beobachtet und überwacht, um mögliches Fehlverhalten und die Gründe dafür direkt zu erkennen.

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Ganzheitlicher Ansatz für systemübergreifendes Monitoring: Logging-Daten, Metriken, Traces – die drei Säulen der Observability.
Ganzheitlicher Ansatz für systemübergreifendes Monitoring: Logging-Daten, Metriken, Traces – die drei Säulen der Observability.
(Bild: gemeinfrei © Gerd Altmann / Pixabay )

Der deutsche Begriff für Observability lautet „Beobachtbarkeit“. In der ursprünglichen regelungstechnischen Bedeutung ist Observability eine Eigenschaft eines Systems. Sie gibt Auskunft darüber, wie gut sich der Status eines Systems durch die bereitgestellten internen Informationen von außen messen und beurteilen lässt. In den letzten Jahren wird der Begriff Observability häufig im Umfeld des Monitorings und der Überwachung von IT-Systemen und -Anwendungen genutzt. Dort ist Observability ein ganzheitlicher Ansatz zur besseren Beobachtbarkeit der IT-Anwendungen und -Systeme.

Eine Observability-Lösung beobachtet und überwacht die Anwendungen und Systeme umfassend, um Anomalien oder mögliches Fehlverhalten und die Gründe dafür direkt zu erkennen und zu visualisieren. Ziel ist es, die Ursachen für die Abweichungen vom normalen Verhalten zu ermitteln, die Probleme zu beseitigen und Ausfälle zu minimieren oder ganz zu vermeiden.

Durch immer komplexere verteilte Systeme, Virtualisierung, Serverless Computing, cloud-native Anwendungen, Microservices und Konzepte wie Container, DevOps und DevSecOps hat die Observability stark an Bedeutung gewonnen, denn klassisches Monitoring bietet in solchen Umgebungen keinen systemübergreifenden, ganzheitlichen Ansatz. Einfaches Monitoring ist mit der Menge verschiedener Systeme, Einzelprozesse und Kommunikationspfade überfordert.

Die drei Säulen der Observability sind Logging-Daten, Metriken und Traces. Sie werden von einer Observability-Lösung erfasst, korreliert, analysiert und die Ergebnisse visualisiert. Die Visualisierung bietet Entwicklern, Administratoren und Analysten einen direkten systemübergreifenden Einblick in den Status und die Performance ihrer Anwendungen und Systeme.

Abgrenzung zum Monitoring

Die Begriffe Monitoring und Observability werden häufig in ähnlichen Zusammenhängen verwendet. Es handelt sich aber um zwei deutlich voneinander abgrenzbare Konzepte. Observability ist nach der ursprünglichen Definition eine Eigenschaft der überwachten Systeme und Anwendungen, die die Beobachtbarkeit der Systeme beschreibt. Observability baut auf dem Monitoring auf und lässt sich als eine logische Fortführung und Ergänzung des Monitorings betrachten.

Unter klassischem Monitoring versteht man die Überwachung des Verhaltens und des Status eines Systems, indem die vom System gelieferten Daten erfasst, gesammelt und beobachtet werden. Durch das Auswerten dieser Daten lassen sich Rückschlüsse auf den Status und die Performance des überwachten Systems ziehen. Aufgrund der Masse der Daten, der überwiegend manuellen Auswertung und der Begrenzung des Monitorings auf einzelne Systeme kann nicht immer davon ausgegangen werden, dass tatsächlich die richtigen Erkenntnisse aus den Monitoring-Daten gewonnen werden.

Die Observability hingegen zielt darauf ab, die gelieferten Daten zur Gewinnung eines ganzheitlichen Einblicks in den Status der Anwendungen und Systeme zu korrelieren und automatisiert und intelligent zu interpretieren. Während das Monitoring nur darüber informiert, dass Fehler oder Probleme bei einzelnen Systemen auftreten, zeigt die Observability aufgrund des ganzheitlichen Verständnisses der Zusammenhänge die Folgen für das Gesamtsystem auf und liefert die möglichen Ursachen für die Probleme. Etliche Faktoren werden bei der Beobachtung korreliert und in den Analysen berücksichtigt.

Warum Observability heute notwendig ist

Moderne Anwendungsumgebungen werden zunehmend komplexer. Virtualisierung, Serverless Computing, Cloud Computing und Container-Umgebungen sind zum Standard geworden. Heute werden viele Anwendungen cloud-nativ auf Basis vieler einzelner Microservices in hybriden Umgebungen bereitgestellt, die herkömmliche Monitoring-Lösungen überfordern. Es reicht nicht mehr aus, CPU- oder Speicherauslastung einzelner Systeme per Monitoring zu überwachen. Administratoren, Entwickler und Analysten benötigen einen systemübergreifenden, ganzheitlichen Einblick in Funktion und Status der auf den verteilt arbeitenden Systemen realisierten Anwendungen.

Die vernetzten Systeme verfügen über eine Vielzahl an Verbindungen, die unterschiedliche Bedeutung für die Gesamtfunktion der Anwendungen haben. All diese Interconnections gilt es, im Blick zu behalten. Observability bietet entsprechende Lösungen und ermöglicht eine umfassende Kontrolle der komplexen Systeme. Zudem ist die Observability in der Lage, Fragen nach den Ursachen eines bestimmten Verhaltens oder von Fehlfunktionen zu beantworten.

Die drei Säulen der Observability

Die Observability basierte datentechnisch auf diesen drei Säulen:

  • Logging-Daten
  • Metriken
  • Traces

Auf Basis dieser von den Systemen und Anwendungen gelieferten Daten lassen sich Erkenntnisse über den Zustand des Gesamtsystems gewinnen.

Logging-Daten beinhalten Informationen über aufgetretene Ereignisse. Sie sind mit einem Zeitstempel versehen und informieren, was zu einem bestimmten Zeitpunkt geschehen ist. Die Daten können in unterschiedlichen Formaten strukturiert, textbasiert oder binär bereitgestellt werden.

Metriken sind Messwerte bestimmter Parameter zu einem definierten Zeitpunkt oder über ein vorgegebenes Zeitintervall. Sie sind strukturiert und einfach zu sammeln, zu speichern und auszuwerten. Die Metriken liefern konkrete Informationen über den Zustand einzelner Komponenten des Gesamtsystems.

Traces liefern Informationen über eine komplette Wirkungskette eines verteilten Systems. Sie stellen quasi eine Ende-zu-Ende-Betrachtung eines Requests an das Gesamtsystem dar. Anhand der Traces lassen sich komplexe Vorgänge nachvollziehen und Schwachstellen identifizieren.

Elementare Funktionen einer Observability-Lösung

Logging-Daten, Metriken und Traces bilden die Datenbasis für die Observability. Eine Observability-Lösung stellt folgende Funktionen bereit:

  • Erfassen der Daten,
  • Sammeln und Korrelieren der Daten,
  • Auswerten der Daten,
  • Visualisieren der Analyseergebnisse.

Nach dem Erfassen der Daten vieler verschiedener Einzelkomponenten und Teilsysteme müssen sie korreliert und untereinander in Beziehung gebracht werden. Logging-Daten, Metriken und Traces haben unterschiedliche Strukturen und beinhalten verschiedene Informationen. Die Observability sorgt dafür, dass Muster und Beziehungen in den Datensätzen gefunden werden.

Zur Analyse der gesammelten Daten und zur Erkennung von Mustern und Beziehungen kommen Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) und des Maschinellen Lernens (ML) zum Einsatz. KI und ML liefern mögliche Ursachen für eine bestimmtes Verhalten oder Problem. Die wichtigsten KPIs und die Ergebnisse der Analysen präsentiert die Observability-Lösung in einfach zu verstehenden grafischen Dashboards.

Die Dashboards kommen mit der Dynamik der Umgebungen zurecht und lassen sich interaktiv den individuellen Analyseanforderungen anpassen. Administratoren und Entwickler müssen nicht mehr zwischen verschiedenen Monitoring-Tools hin und her wechseln, sondern erhalten alle wichtigen Informationen in einer einzigen Benutzeroberfläche.

Vorteile durch Observability

Observability bietet gegenüber herkömmlichem Monitoring unter anderem folgende Vorteile:

  • Komplexe, verteilt arbeitende Systeme und Anwendungen lassen sich besser überwachen.
  • Es entsteht ein systemübergreifender Ende-zu-Ende-Blick auf die Gesamtanwendung und ihre Performance.
  • Es werden weniger Tools benötigt.
  • Observability liefert die möglichen Ursachen für ein bestimmtes Verhalten oder Problem.
  • Die benötigten Informationen werden in einer einzigen Benutzeroberfläche visualisiert.
  • Entwickler, Administratoren und Analysten erhalten einen Echtzeitüberblick über die Systeme und Anwendungen und werden entlastet.
  • Probleme lassen sich schneller finden und lösen.
  • Observability sorgt für eine bessere Gesamtstabilität und Verfügbarkeit des beobachteten und überwachten System.
  • Es ergeben sich weniger negative Auswirkungen durch die Einführung neuer Funktionen oder durch das Einspielen von Updates von Einzelsystemen.
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