Definition Was ist Observability?

Observability, im Deutschen Beobachtbarkeit, ist eine Eigenschaft eines Systems. Sie gibt Auskunft darüber, wie gut sich der Zustand des Systems durch die Bereitstellung interner Informationen von außen beobachten und beurteilen lässt. Im IT-Umfeld steht der Begriff für einen ganzheitlichen Ansatz zur besseren Beobachtbarkeit von IT-Systemen und IT-Anwendungen. Er geht weit über herkömmliches Monitoring hinaus und erlaubt es, mögliches Fehlverhalten und die Ursachen dafür direkt zu erkennen.

Der englische Begriff "Observability" lässt sich mit "Beobachtbarkeit" ins Deutsche übersetzen. In seiner ursprünglichen system- und regelungstechnischen Bedeutung steht der Begriff für die Eigenschaft eines Systems, wie gut sich der interne Zustand mit den bereitgestellten Informationen von außen beobachten, beurteilen und steuern lässt.

In den letzten Jahren hat sich der Begriff im IT-Umfeld im Bereich der Überwachung von IT-Anwendungen und IT-Systemen etabliert. Unter Observability versteht man hier einen ganzheitlichen Ansatz zur besseren Beobachtbarkeit von Anwendungen und Systemen, der weit über herkömmliches Monitoring hinausgeht.

Mittlerweile existieren zahlreiche Lösungen, die diesen Ansatz in der Praxis umsetzen. Sie ermöglichen eine umfassende Beobachtung der Systeme und Anwendungen. Anomalien und mögliches Fehlverhalten sowie deren Ursachen lassen sich mit diesen Lösungen direkt erkennen und darstellen. Ziel der Lösungen ist es, die Funktionalität der Systeme und Anwendungen sicherzustellen, Abweichungen vom normalen Verhalten schnell zu erkennen, die Ursachen dafür direkt zu ermitteln und Probleme zeitnah zu beheben, um Ausfälle zu minimieren und die Performance und Verfügbarkeit zu steigern.

Notwendig geworden ist der Observability-Ansatz, da klassisches Monitoring mit modernen Anwendungsumgebungen und verteilten IT-Infrastrukturen überfordert ist. Immer komplexere verteilte Systeme, Virtualisierung, Microservices, cloudnative Anwendungen und Konzepte wie Serverless Computing, Container und DevOps machen herkömmlichen Monitoring-Lösungen zu schaffen. Sie kommen mit der Menge an Einzelsystemen, Kommunikationspfaden und Prozessen nur noch sehr eingeschränkt zurecht und ermöglichen keine umfassende Beobachtung eines Gesamtsystems.

Beobachtbarkeit basiert auf den drei Säulen Traces, Metriken und Logging-Daten. Observability-Lösungen erfassen diese Informationen, korrelieren und analysieren sie und visualisieren die Ergebnisse. Dadurch bieten sie direkte, umfassende und detaillierte Einblicke in den Status und die Performance der verteilten Anwendungen und Systeme. Auftretende Probleme lassen sich in Echtzeit erkennen und die Ursachen dafür direkt ausfindig machen.

Abgrenzung zu Monitoring und End User Monitoring

Observability, Monitoring und End User Monitoring (EUM) überschneiden sich in einigen Bereichen, lassen sich aber dennoch klar voneinander abgrenzen. Bei Observability handelt es sich um die Eigenschaft eines Systems oder einer Anwendung, wie gut es/sie sich durch die bereitgestellten Informationen von außen beobachten lässt. Der Observability-Ansatz baut auf dem Monitoring auf und kann als eine Erweiterung und logische Fortführung des Monitorings betrachtet werden.

Klassisches Monitoring überwacht den Status und das Verhalten eines Systems, indem es Monitoring-Daten sammelt und darstellt. Das Auswerten und Interpretieren dieser Daten ist dem Nutzer des Monitoring-Systems überlassen. Je komplexer die IT-Umgebung ist und je verteilter die Systeme und Anwendungen betrieben werden, desto schwieriger ist es, durch Überwachung der Einzelsysteme und manuelle Auswertungen die richtigen Erkenntnisse aus dem Monitoring zu ziehen.

Der Observability-Ansatz hingegen verfolgt die Zielsetzung, die bereitgestellten Informationen so zu korrelieren und automatisiert zu interpretieren, dass ein ganzheitlicher Echtzeiteinblick in den Status der Systeme und Anwendungen möglich ist. Während das Monitoring über mögliches Fehlverhalten oder Probleme nur informiert, liefert die Observability aufgrund des ganzheitlichen Verständnisses der Zusammenhänge auch die möglichen Ursachen. Um dies zu realisieren, werden beispielsweise Verfahren aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens (ML) eingesetzt.

End User Monitoring (EUM) verfolgt einen wiederum anderen Ansatz. Das Verhalten von Anwendungen und ihrer zugrundeliegenden IT-Systeme wird aus Sicht des Endbenutzers überwacht. Über die Ende-zu-Ende-Sicht des EUM wird die konkrete Benutzererfahrung messbar und beurteilbar. Die Qualität bereitgestellter Services wie Webapplikationen lässt sich sicherstellen, indem mögliche Probleme aus Sicht des Users frühzeitig erkannt und proaktiv beseitigt werden.

Beim End User Monitoring stehen nicht Einzelsysteme und IT-Komponenten im Mittelpunkt der Überwachung, sondern die komplette Servicekette mit Ende-zu-Ende-Betrachtung über alle Einzelsysteme und Komponenten hinweg. Erzeugen lässt sich diese Ende-zu-Ende-Sicht beispielsweise durch verteilt betriebene Softwareagenten, die das Verhalten und die Nutzung der Anwendungen aus User-Sicht simulieren und die Verzögerungszeiten und Verfügbarkeiten der Servicekette messen und darstellen.

Gründe für die zunehmende Bedeutung der Observability

Die Bedeutung der Observability für das IT-Umfeld hat in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen. Grund dafür ist, dass moderne Anwendungsumgebungen zunehmend komplexer werden. Konzepte wie Cloud Computing, Virtualisierung, Container, Serverless Computing, Microservices und Service Meshs bilden immer häufiger die Basis für Anwendungsumgebungen. Cloudnativ in hybriden Cloud-Umgebungen mithilfe vieler einzelner Microservices bereitgestellte Anwendungen überfordern herkömmliches Monitoring. Längst ist es nicht mehr ausreichend, Metriken wie Prozessorlast, Speicherbelegung oder Netzwerkbandbreiten einzelner Systeme zu überwachen. Für Administratoren und Entwickler ist ein umfassender Einblick in Status und Funktion der verteilt arbeitenden Systeme in Echtzeit notwendig. Der Observability-Ansatz bietet die Möglichkeit, alle Systeme und ihre Kommunikationswege samt Abhängigkeiten im Blick zu behalten. Komplexe Umgebungen lassen sich umfassend kontrollieren und Fragen nach Ursachen von Problemen und Fehlverhalten direkt beantworten.

Die Säulen der Beobachtbarkeit

Die drei Säulen der Beobachtbarkeit sind die von den Systemen und Anwendungen bereitgestellten Logging-Daten, Metriken und Traces. Sie bilden die Basis zur Beobachtung und Beurteilung des Zustands eines Gesamtsystems.

Als Logging-Daten werden Informationen über aufgetretene Ereignisse (Events) bezeichnet. Die Daten sind mit Zeitstempeln versehen und geben Auskunft darüber, was an einer bestimmten Stelle zu einem bestimmten Zeitpunkt geschehen ist. Das Format von Logging-Daten kann strukturiert, textbasiert oder binär sein.

Bei Metriken handelt es sich um Messwerte bestimmter Parameter. Sie beziehen sich auf einen Zeitpunkt oder ein Zeitintervall und liefern konkrete Informationen über den Zustand der Teilkomponenten eines Gesamtsystems.

Traces informieren über komplette Wirkungsketten eines verteilten Systems. Sie beziehen sich auf eine Anfrage an ein System und betrachten die Ende-zu-Ende-Reaktion darauf. Mithilfe der Traces werden komplexe Abläufe nachvollziehbar. Schwachstellen in den Wirkungsketten lassen sich identifizieren.

Die Grundfunktionen einer Observability-Lösung

Die Grundfunktionen einer Observability-Lösung sind:

• Datenerfassung (Logging-Daten, Traces und Metriken)

• Datensammlung und -korrelation

• Datenanalyse

• Ergebnisvisualisierung

Die von verschiedenen Einzelsystemen und Komponenten erfassten Logging-Daten, Traces und Metriken werden von der Observability-Lösung korreliert und untereinander in Beziehung gebracht. Aufgabe der Datenanalyse ist es, Muster und Abhängigkeiten in den Daten zu erkennen. Hierfür werden unter anderem Verfahren der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens genutzt. Sie liefern mögliche Ursachen für ein Fehlverhalten oder ein Problem. Die Ergebnisse der Analysen werden in einfach zu verstehenden, sich dynamisch verhaltenden, grafischen Dashboards in Echtzeit visualisiert. Die Dashboards lassen sich interaktiv individuellen Analyseanforderungen und Fragestellungen anpassen. Alle für das Verständnis des Gesamtsystems notwendigen Informationen sind einer einzigen Oberfläche zu entnehmen.

Die Vorteile einer Observability-Lösung gegenüber einer herkömmlichen Monitoring-Lösung sind:

• umfassender Überblick über Status und Performance eines Gesamtsystems

• proaktive Leistungskontrolle in Echtzeit

• für komplexe, verteilte Systeme und Anwendungen geeignet

• Reduzierung der benötigten Überwachungs-Tools

• direkte Bereitstellung möglicher Ursachen für Probleme und Fehlfunktionen – schnelles Finden und Beheben von Problemen

• übersichtliche Visualisierung aller notwendigen Informationen auf einer einzigen Oberfläche

• Entlastung von Entwicklern, Administratoren und Analysten durch Echtzeitüberblick über die Systeme und Anwendungen

• höherer Stabilität und Verfügbarkeit des beobachteten Systems

• Verkürzung von Entwicklungszeiten und schnellere Bereitstellung neuer Anwendungen

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