Python 檢測工具範例

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本文件說明如何修改 Python 應用程式，以便使用開放原始碼 OpenTelemetry 架構收集追蹤記錄和指標資料，以及如何將結構化 JSON 記錄寫入標準輸出。本文也提供可安裝及執行的 Python 應用程式範例相關資訊。應用程式使用 Flask 網路架構，並已設定為產生指標、追蹤記錄和記錄檔。

如要進一步瞭解檢測功能，請參閱下列文件：

• 檢測和觀測能力。
• 選擇檢測方法。

關於手動和零程式碼檢測

針對這門語言，OpenTelemetry 將「零程式碼檢測」定義為從程式庫和架構收集遙測資料的做法，且不必變更程式碼。不過，您確實有安裝模組和設定環境變數。

本文不會說明零程式碼檢測功能。如需該主題的相關資訊，請參閱 Python 零程式碼檢測功能。

如需一般資訊，請參閱「Python 適用的 OpenTelemetry 檢測功能」。

事前準備

Enable the Cloud Logging, Cloud Monitoring, and Cloud Trace APIs.

Enable the APIs

檢測應用程式以收集追蹤記錄、指標和記錄

如要檢測應用程式以收集追蹤記錄和指標資料，並將結構化 JSON 寫入標準輸出，請按照本文件後續章節所述的步驟操作：

1. 設定 OpenTelemetry
2. 設定結構化記錄

設定 OpenTelemetry

這個範例應用程式已設定為使用 OpenTelemetry Python SDK，透過 OTLP 通訊協定匯出追蹤記錄和指標。根據預設，OpenTelemetry Python SDK 會使用 W3C 追蹤記錄背景資訊格式傳播追蹤記錄背景資訊，確保跨度在追蹤記錄中具有正確的父項-子項關係。

以下程式碼範例說明如何設定 OpenTelemetry 的 Python 模組。如要查看完整範例，請按一下 more_vert「更多」，然後選取「前往 GitHub 查看」。

def setup_opentelemetry() -> None:
    resource = Resource.create(
        attributes={
            # Use the PID as the service.instance.id to avoid duplicate timeseries
            # from different Gunicorn worker processes.
            SERVICE_INSTANCE_ID: f"worker-{os.getpid()}",
        }
    )

    # Set up OpenTelemetry Python SDK
    tracer_provider = TracerProvider(resource=resource)
    tracer_provider.add_span_processor(BatchSpanProcessor(OTLPSpanExporter()))
    trace.set_tracer_provider(tracer_provider)

    logger_provider = LoggerProvider(resource=resource)
    logger_provider.add_log_record_processor(BatchLogRecordProcessor(OTLPLogExporter()))
    logs.set_logger_provider(logger_provider)

    event_logger_provider = EventLoggerProvider(logger_provider)
    events.set_event_logger_provider(event_logger_provider)

    reader = PeriodicExportingMetricReader(OTLPMetricExporter())
    meter_provider = MeterProvider(metric_readers=[reader], resource=resource)
    metrics.set_meter_provider(meter_provider)

Flask 應用程式會依照 Flask 部署至實際工作環境指南中的建議，使用 Gunicorn 服務 HTTP 要求。Gunicorn 會在獨立的工作者程序中啟動多個應用程式副本，以提高處理量。為確保工作站程序的指標不會彼此衝突，建議每個工作站程序都為 service.instance.id 資源屬性設定不重複的值。其中一種做法是在 service.instance.id 中加入程序 ID。詳情請參閱「時序衝突」。

如需更多資訊和設定選項，請參閱 OpenTelemetry Python 檢測功能。

設定結構化記錄

如要記錄與追蹤記錄連結的結構化記錄，請將應用程式設為將 JSON 格式的記錄輸出至標準輸出，並包含含有追蹤資訊的鍵。以下程式碼範例說明如何設定標準 logging 程式庫，以便使用 python-json-logger 程式庫輸出 JSON 結構化記錄，以及如何使用 opentelemetry-instrumentation-logging 套件納入追蹤資訊。

class JsonFormatter(jsonlogger.JsonFormatter):
    def formatTime(self, record: logging.LogRecord, datefmt: Optional[str] = None):
        # Format the timestamp as RFC 3339 with microsecond precision
        isoformat = datetime.fromtimestamp(record.created).isoformat()
        return f"{isoformat}Z"


def setup_structured_logging() -> None:
    LoggingInstrumentor().instrument()

    log_handler = logging.StreamHandler()
    formatter = JsonFormatter(
        "%(asctime)s %(levelname)s %(message)s %(otelTraceID)s %(otelSpanID)s %(otelTraceSampled)s",
        rename_fields={
            "levelname": "severity",
            "asctime": "timestamp",
            "otelTraceID": "logging.googleapis.com/trace",
            "otelSpanID": "logging.googleapis.com/spanId",
            "otelTraceSampled": "logging.googleapis.com/trace_sampled",
        },
    )
    log_handler.setFormatter(formatter)
    logging.basicConfig(
        level=logging.INFO,
        handlers=[log_handler],
    )

先前的設定會從記錄訊息中擷取有效時間間隔的相關資訊，然後將該資訊做為屬性新增至 JSON 結構化記錄。這些屬性可用於將記錄與追蹤記錄建立關聯：

• logging.googleapis.com/trace：與記錄項目相關聯的追蹤記錄資源名稱。
• logging.googleapis.com/spanId：與記錄項目相關聯的追蹤記錄中的時距 ID。
• logging.googleapis.com/trace_sampled：這個欄位的值必須是 true 或 false。

如要進一步瞭解這些欄位，請參閱 LogEntry 結構。

執行已設定為收集遙測資料的範例應用程式

範例應用程式使用供應商中立格式，包括用於記錄的 JSON，以及用於指標和追蹤的 OTLP。應用程式中的遙測資料會透過 Google Cloud Google 匯出工具設定的 OpenTelemetry Collector 路由傳送。這個檔案會使用 Flask 提供 HTTP 要求，並使用 requests 程式庫提出 HTTP 要求。為了為 HTTP 用戶端和伺服器產生指標和追蹤，範例應用程式會安裝 opentelemetry-instrumentation-flask 和 opentelemetry-instrumentation-requests 檢測程式庫：

logger = logging.getLogger(__name__)

# Initialize OpenTelemetry Python SDK and structured logging
setup_opentelemetry()
setup_structured_logging()

app = Flask(__name__)

# Add instrumentation
FlaskInstrumentor().instrument_app(app)
RequestsInstrumentor().instrument()

這個應用程式有兩個端點：

• /multi 端點由 multi 函式處理。應用程式中的負載產生器會向 /multi 端點提出要求。當這個端點收到要求時，會向本機伺服器上的 /single 端點傳送三到七個要求。

  @app.route("/multi")
  def multi():
      """Handle an http request by making 3-7 http requests to the /single endpoint."""
      sub_requests = randint(3, 7)
      logger.info("handle /multi request", extra={"subRequests": sub_requests})
      for _ in range(sub_requests):
          requests.get(url_for("single", _external=True))
      return "ok"
  
  

• /single 端點由 single 函式處理。這個端點收到要求時，會先短暫休眠，然後以字串回應。

  @app.route("/single")
  def single():
      """Handle an http request by sleeping for 100-200 ms, and write the number of seconds slept as the response."""
      duration = uniform(0.1, 0.2)
      logger.info("handle /single request", extra={"duration": duration})
      time.sleep(duration)
      return f"slept {duration} seconds"
  
  

下載及部署應用程式

如要執行範例，請按照下列步驟操作：

1. In the Google Cloud console, activate Cloud Shell.

   Activate Cloud Shell

   At the bottom of the Google Cloud console, a Cloud Shell session starts and displays a command-line prompt. Cloud Shell is a shell environment with the Google Cloud CLI already installed and with values already set for your current project. It can take a few seconds for the session to initialize.

2. 複製存放區：

   git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/opentelemetry-operations-python
   

3. 前往範例目錄：

   cd opentelemetry-operations-python/samples/instrumentation-quickstart
   

4. 建構並執行範例：

   docker compose up --abort-on-container-exit
   

   如果您不是在 Cloud Shell 上執行，請將 GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS 環境變數指向憑證檔案，然後執行應用程式。應用程式預設憑證會在 $HOME/.config/gcloud/application_default_credentials.json 提供憑證檔案。

   # Set environment variables
   export GOOGLE_CLOUD_PROJECT="PROJECT_ID"
   export GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS="$HOME/.config/gcloud/application_default_credentials.json"
   export USERID="$(id -u)"
   
   # Run
   docker compose -f docker-compose.yaml -f docker-compose.creds.yaml up --abort-on-container-exit
   

查看指標

範例應用程式中的 OpenTelemetry 檢測工具會產生 Prometheus 指標，您可以使用 Metrics Explorer 查看這些指標：

• Prometheus/http_server_duration_milliseconds/histogram 會記錄伺服器要求的時間長度，並將結果儲存在直方圖中。

• Prometheus/http_client_duration_milliseconds/histogram 會記錄用戶端要求的時間長度，並將結果儲存在直方圖中。

1. 前往 Google Cloud 控制台的 leaderboard「Metrics Explorer」頁面：

   前往 Metrics Explorer

   如果您是使用搜尋列尋找這個頁面，請選取子標題為「Monitoring」的結果。

2. 在 Google Cloud 控制台的工具列中，選取 Google Cloud 專案。 如要設定 App Hub，請選取 App Hub 主機專案或已啟用應用程式的資料夾管理專案。
3. 在「指標」元素中，展開「選取指標」選單，在篩選列中輸入 http_server，然後使用子選單選取特定資源類型和指標：
   1. 在「Active resources」選單中，選取「Prometheus Target」。
   2. 在「Active metric categories」(使用中的指標類別) 選單中，選取「Http」。
   3. 在「Active metrics」選單中，選取指標。
   4. 點按「套用」。
4. 設定資料的檢視方式。
   

   當指標的測量值為累積值時，「Metrics Explorer」會自動根據對齊期間將測量資料標準化，因此圖表會顯示速率。詳情請參閱「類型、類型和轉換」。

   當系統測量整數或雙精度值時 (例如兩個 counter 指標)，Metrics Explorer 會自動加總所有時間序列。如要查看 /multi 和 /single HTTP 路徑的資料，請將「Aggregation」項目的第一個選單設為「None」。

   如要進一步瞭解如何設定圖表，請參閱「在使用 Metrics Explorer 時選取指標」。

查看追蹤記錄

系統可能需要幾分鐘的時間才能提供追蹤資料。舉例來說，當專案收到追蹤記錄資料時，Google Cloud Observability 可能需要建立資料庫來儲存該資料。建立資料庫可能需要幾分鐘的時間，在此期間，您無法查看追蹤記錄資料。

如要查看追蹤記錄資料，請按照下列步驟操作：

1. 前往 Google Cloud 控制台的「Trace Explorer」頁面：

   前往「Trace Explorer」頁面

   您也可以透過搜尋列找到這個頁面。

2. 在頁面的表格部分，選取標間距名稱為 /multi 的資料列。

3. 在「Trace details」面板的甘特圖中，選取標示為 /multi 的時距。

   畫面上會開啟一個面板，顯示 HTTP 要求的相關資訊。這些詳細資料包括方法、狀態碼、位元組數量，以及呼叫端的使用者代理程式。

4. 如要查看與此追蹤記錄相關聯的記錄，請選取「Logs & Events」分頁標籤。

   這個分頁會顯示個別記錄。如要查看記錄項目的詳細資料，請展開記錄項目。您也可以按一下「查看記錄檔」，然後使用記錄檔探索工具查看記錄檔。

如要進一步瞭解如何使用 Cloud Trace 探索工具，請參閱「尋找及探索追蹤記錄」一文。

查看記錄檔

您可以透過「記錄檔探索器」檢查記錄，也可以查看相關的追蹤記錄 (如有)。

1. 前往 Google Cloud 控制台的「Logs Explorer」頁面：

   前往「Logs Explorer」(記錄檔探索工具)

   如果您是使用搜尋列尋找這個頁面，請選取子標題為「Logging」的結果。

2. 找出說明為 handle /multi request 的記錄。

   如要查看記錄的詳細資料，請展開記錄項目。

3. 在含有「handle /multi request」訊息的記錄項目上，按一下 「Traces」，然後選取「View trace details」。

   「Trace details」面板會隨即開啟，並顯示所選的追蹤記錄。

   記錄資料可能會比追蹤資料早幾分鐘出現。如果您在查看追蹤記錄資料時遇到錯誤，無論是透過搜尋 ID 或按照本任務中的步驟操作，請稍候一兩分鐘，然後再重試該動作。

如要進一步瞭解如何使用記錄檔探索工具，請參閱「使用記錄檔探索工具查看記錄檔」。

後續步驟

• OpenTelemetry
• OTLP 規格
• 結構化記錄
• Managed Service for Prometheus 疑難排解
• 排解 Cloud Trace 問題