Esempio di strumentazione Java

Questo documento descrive come instrumentare un'app Java per raccogliere dati di traccia e metriche utilizzando l'SDK OpenTelemetry e un collettore OpenTelemetry. Descrive anche come scrivere log JSON strutturati nell'output standard. Per sperimentare l'instrumentazione, scarica ed esegui l'app di esempio. Questa app utilizza Spring Boot Framework e genera dati di log, metriche e tracce.

Quando utilizzi un collettore OpenTelemetry, strumenta l'applicazione con l'SDK e l'esportatore in-process OTLP dell'SDK. Questa strumentazione è neutrale rispetto al fornitore. Devi anche implementare un raccoglitore OpenTelemetry che riceve la telemetria dall'esportatore in-process e poi la esporta nel tuo Google Cloud progetto. Per scoprire di più sui raccoglitori, consulta Raccoglitore OpenTelemetry creato da Google.

Ti consigliamo di utilizzare un raccoglitore OpenTelemetry per esportare i dati di telemetria quando l'ambiente supporta l'utilizzo del raccoglitore. Per alcuni ambienti, devi utilizzare un esportatore in-process che invia direttamente i dati al tuo progettoGoogle Cloud . Per informazioni sull'instrumentazione in-process, consulta Migrazione dall'esportatore di Trace all'endpoint OTLP.

Per saperne di più sull'instrumentazione, consulta i seguenti documenti:

Informazioni sull'instrumentazione manuale e senza codice

La strumentazione descritta in questo documento si basa sulla strumentazione zero-code OpenTelemetry per inviare la telemetria al tuo progetto Google Cloud . Per Java, l'instrumentazione zero-code si riferisce alla pratica di inserire dinamicamente bytecode in librerie e framework per acquisire la telemetria. L'instrumentazione zero-code può raccogliere dati di telemetria per elementi come le chiamate HTTP in entrata e in uscita. Per saperne di più, consulta Agente Java.

OpenTelemetry fornisce anche un'API per aggiungere strumentazione personalizzata al tuo codice. OpenTelemetry si riferisce a questa procedura come strumentazione manuale. Questo documento non descrive la strumentazione manuale. Per esempi e informazioni su questo argomento, consulta Strumentazione manuale.

Prima di iniziare

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Installa Google Cloud CLI.

Se utilizzi un provider di identità (IdP) esterno, devi prima accedere a gcloud CLI con la tua identità federata.

Per inizializzare gcloud CLI, esegui questo comando:

gcloud init

Crea o seleziona un Google Cloud progetto.

Ruoli richiesti per selezionare o creare un progetto

Seleziona un progetto: la selezione di un progetto non richiede un ruolo IAM specifico. Puoi selezionare qualsiasi progetto per il quale ti è stato concesso un ruolo.
Crea un progetto: per creare un progetto, devi disporre del ruolo Autore progetto (roles/resourcemanager.projectCreator), che contiene l'autorizzazione resourcemanager.projects.create. Scopri come concedere i ruoli.

Creare un progetto Google Cloud :
```
gcloud projects create PROJECT_ID
```
Sostituisci PROJECT_ID con un nome per il progetto Google Cloud che stai creando.
Seleziona il progetto Google Cloud che hai creato:
```
gcloud config set project PROJECT_ID
```
Sostituisci PROJECT_ID con il nome del progetto Google Cloud .

Verifica che la fatturazione sia abilitata per il tuo progetto Google Cloud .

Abilita le API Cloud Logging, Cloud Monitoring, Cloud Trace e Telemetry:

Ruoli richiesti per abilitare le API

Per abilitare le API, devi disporre del ruolo IAM Amministratore utilizzo dei servizi (roles/serviceusage.serviceUsageAdmin), che include l'autorizzazione serviceusage.services.enable. Scopri come concedere i ruoli.

gcloud services enable logging.googleapis.com monitoring.googleapis.com cloudtrace.googleapis.com telemetry.googleapis.com

Installa Google Cloud CLI.

Se utilizzi un provider di identità (IdP) esterno, devi prima accedere a gcloud CLI con la tua identità federata.

Per inizializzare gcloud CLI, esegui questo comando:

gcloud init

Crea o seleziona un Google Cloud progetto.

Ruoli richiesti per selezionare o creare un progetto

Seleziona un progetto: la selezione di un progetto non richiede un ruolo IAM specifico. Puoi selezionare qualsiasi progetto per il quale ti è stato concesso un ruolo.
Crea un progetto: per creare un progetto, devi disporre del ruolo Autore progetto (roles/resourcemanager.projectCreator), che contiene l'autorizzazione resourcemanager.projects.create. Scopri come concedere i ruoli.

Creare un progetto Google Cloud :
```
gcloud projects create PROJECT_ID
```
Sostituisci PROJECT_ID con un nome per il progetto Google Cloud che stai creando.
Seleziona il progetto Google Cloud che hai creato:
```
gcloud config set project PROJECT_ID
```
Sostituisci PROJECT_ID con il nome del progetto Google Cloud .

Verifica che la fatturazione sia abilitata per il tuo progetto Google Cloud .

Abilita le API Cloud Logging, Cloud Monitoring, Cloud Trace e Telemetry:

Ruoli richiesti per abilitare le API

gcloud services enable logging.googleapis.com monitoring.googleapis.com cloudtrace.googleapis.com telemetry.googleapis.com

Se esegui l'esempio in Cloud Shell, sulle risorse Google Cloud o in un ambiente di sviluppo locale, le autorizzazioni elencate in questa sezione sono sufficienti. Per le applicazioni di produzione, in genere un account di servizio fornisce le credenziali per scrivere dati di log, metriche e traccia.

Per ottenere le autorizzazioni necessarie per consentire all'applicazione di esempio di scrivere dati di log, metriche e traccia, chiedi all'amministratore di concederti i seguenti ruoli IAM nel progetto:
- Logs Writer (roles/logging.logWriter)
- Monitoring Metric Writer (roles/monitoring.metricWriter)
- Cloud Telemetry Traces Writer (roles/telemetry.tracesWriter)
Per ottenere le autorizzazioni necessarie per visualizzare i dati di log, metriche e traccia, chiedi all'amministratore di concederti i seguenti ruoli IAM nel progetto:
- Visualizzatore log (roles/logging.viewer)
- Monitoring Viewer (roles/monitoring.viewer)
- Utente Cloud Trace (roles/cloudtrace.user)
Per saperne di più sulla concessione dei ruoli, consulta Gestisci l'accesso a progetti, cartelle e organizzazioni.

Potresti anche riuscire a ottenere le autorizzazioni richieste tramite i ruoli personalizzati o altri ruoli predefiniti.

Instrumenta la tua app per raccogliere tracce, metriche e log

Per instrumentare l'app in modo da raccogliere dati di traccia e metriche e scrivere JSON strutturato in standard out, segui i passaggi descritti nelle sezioni successive di questo documento:

Configura l'app per utilizzare l'agente Java OpenTelemetry
Configura OpenTelemetry
Configura il logging strutturato
Scrivere log strutturati

Configura la tua app per utilizzare l'agente Java OpenTelemetry

Per configurare l'app in modo che scriva log strutturati e raccolga dati di metriche e tracce utilizzando OpenTelemetry, aggiorna la chiamata dell'app in modo che utilizzi l'agente Java OpenTelemetry. Questo metodo di strumentazione dell'app è noto come strumentazione automatica perché non richiede la modifica del codice dell'app.

Il seguente esempio di codice illustra un Dockerfile che scarica il file JAR dell'agente Java OpenTelemetry e aggiorna l'invocazione della riga di comando per passare il flag -javaagent.

Per visualizzare l'esempio completo, fai clic su Altro e poi seleziona Visualizza su GitHub.

RUN wget -O /opentelemetry-javaagent.jar https://github.com/open-telemetry/opentelemetry-java-instrumentation/releases/download/v1.31.0/opentelemetry-javaagent.jar
CMD sh -c "java -javaagent:/opentelemetry-javaagent.jar -cp app:app/lib/* com.example.demo.DemoApplication \
	2>&1 | tee /var/log/app.log"

In alternativa, puoi anche impostare il flag -javaagent nella variabile di ambiente JAVA_TOOL_OPTIONS:

export JAVA_TOOL_OPTIONS="-javaagent:PATH/TO/opentelemetry-javaagent.jar"

Configurare OpenTelemetry

La configurazione predefinita per l'agente Java OpenTelemetry esporta tracce e metriche utilizzando il protocollo OTLP. Inoltre, configura OpenTelemetry per utilizzare il formato W3C Trace Context per la propagazione del contesto di traccia. Questa configurazione garantisce che gli span abbiano la corretta relazione padre-figlio all'interno di una traccia.

Per ulteriori informazioni e opzioni di configurazione, vedi Strumentazione automatica Java di OpenTelemetry.

Configura il logging strutturato

Per includere le informazioni di traccia nei log in formato JSON scritti nell'output standard, configura l'app in modo che restituisca log strutturati in formato JSON. Ti consigliamo di utilizzare Log4j2 come implementazione della registrazione. Il seguente esempio di codice illustra un file log4j2.xml configurato per generare log strutturati JSON utilizzando il layout del modello JSON:

<!-- Format JSON logs for the Cloud Logging agent
https://cloud.google.com/logging/docs/structured-logging#special-payload-fields -->

<!-- Log4j2's JsonTemplateLayout includes a template for Cloud Logging's special JSON fields
https://logging.apache.org/log4j/2.x/manual/json-template-layout.html#event-templates -->
<JsonTemplateLayout eventTemplateUri="classpath:GcpLayout.json">
  <!-- Extend the included GcpLayout to include the trace and span IDs from Mapped
  Diagnostic Context (MDC) so that Cloud Logging can correlate Logs and Spans

  Since log4j2 2.24.0, GcpLayout.json already includes trace context logging from MDC and
  the below additional fields are no longer needed -->
  <EventTemplateAdditionalField
    key="logging.googleapis.com/trace"
    format="JSON"
    value='{"$resolver": "mdc", "key": "trace_id"}'
  />
  <EventTemplateAdditionalField
    key="logging.googleapis.com/spanId"
    format="JSON"
    value='{"$resolver": "mdc", "key": "span_id"}'
  />
  <EventTemplateAdditionalField
    key="logging.googleapis.com/trace_sampled"
    format="JSON"
    value="true"
  />
</JsonTemplateLayout>

La configurazione precedente estrae le informazioni sullo span attivo dal contesto diagnostico mappato di SLF4J e le aggiunge come attributi al log. Questi attributi possono essere utilizzati per correlare un log a una traccia:

logging.googleapis.com/trace: il nome della risorsa della traccia associata alla voce di log.
logging.googleapis.com/spanId: l'ID intervallo con la traccia associata alla voce di log.
logging.googleapis.com/trace_sampled: il valore di questo campo deve essere true o false.

Per saperne di più su questi campi, consulta la struttura LogEntry.

Scrittura di log strutturati

Per scrivere log strutturati che rimandano a una traccia, utilizza l'API di logging SLF4J. Ad esempio, la seguente istruzione mostra come chiamare il metodo Logger.info():

logger.info("handle /multi request with subRequests={}", subRequests);

L'agente Java OpenTelemetry compila automaticamente il contesto diagnostico mappato di SLF4J con il contesto dello span dello span attivo corrente nel contesto OpenTelemetry. Il contesto diagnostico mappato viene quindi incluso nei log JSON come descritto in Configurare la registrazione strutturata.

Esegui un'app di esempio configurata per raccogliere dati di telemetria

La strumentazione nell'app di esempio utilizza formati indipendenti dal fornitore, come JSON per i dati di log e OTLP per i dati di metrica e traccia. L'app utilizza anche il framework Spring Boot. Collector OpenTelemetry invia dati di log e metriche al tuo progetto utilizzando gli esportatori Google. Invia i dati di traccia al tuo progetto utilizzando l'API Telemetry, che utilizza OTLP.

L'app ha due endpoint:

L'endpoint /multi viene gestito dalla funzione handleMulti. Il generatore di carico nell'app invia richieste all'endpoint /multi. Quando questo endpoint riceve una richiesta, invia da tre a sette richieste all'endpoint /single sul server locale.

/**
 * handleMulti handles an http request by making 3-7 http requests to the /single endpoint.
 *
 * <p>OpenTelemetry instrumentation requires no changes here. It will automatically generate a
 * span for the controller body.
 */
@GetMapping("/multi")
public Mono<String> handleMulti() throws Exception {
  int subRequests = ThreadLocalRandom.current().nextInt(3, 8);

  // Write a structured log with the request context, which allows the log to
  // be linked with the trace for this request.
  logger.info("handle /multi request with subRequests={}", subRequests);

  // Make 3-7 http requests to the /single endpoint.
  return Flux.range(0, subRequests)
      .concatMap(
          i -> client.get().uri("http://localhost:8080/single").retrieve().bodyToMono(Void.class))
      .then(Mono.just("ok"));
}

L'endpoint /single viene gestito dalla funzione handleSingle. Quando questo endpoint riceve una richiesta, rimane inattivo per un breve periodo e poi risponde con una stringa.

/**
 * handleSingle handles an http request by sleeping for 100-200 ms. It writes the number of
 * milliseconds slept as its response.
 *
 * <p>OpenTelemetry instrumentation requires no changes here. It will automatically generate a
 * span for the controller body.
 */
@GetMapping("/single")
public String handleSingle() throws InterruptedException {
  int sleepMillis = ThreadLocalRandom.current().nextInt(100, 200);
  logger.info("Going to sleep for {}", sleepMillis);
  Thread.sleep(sleepMillis);
  logger.info("Finishing the request");
  return String.format("slept %s\n", sleepMillis);
}

Scaricare ed eseguire il deployment dell'app

Per eseguire l'esempio:

Nella console Google Cloud , attiva Cloud Shell.

Attiva Cloud Shell

Nella parte inferiore della console Google Cloud viene avviata una sessione di Cloud Shell e viene visualizzato un prompt della riga di comando. Cloud Shell è un ambiente shell con Google Cloud CLI già installata e con valori già impostati per il progetto corrente. L'inizializzazione della sessione può richiedere alcuni secondi.

Clona il repository:

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

Vai alla directory di esempio:

cd opentelemetry-operations-java/examples/instrumentation-quickstart

Crea ed esegui l'esempio:

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

Se non esegui l'applicazione su Cloud Shell, esegui l'applicazione con la variabile di ambiente GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS che punta a un file delle credenziali. Credenziali predefinite dell'applicazione fornisce un file di credenziali in $HOME/.config/gcloud/application_default_credentials.json.

# 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

Visualizzare le metriche

L'instrumentazione OpenTelemetry nell'app di esempio genera metriche Prometheus che puoi visualizzare utilizzando Esplora metriche:

Prometheus/http_server_duration_milliseconds/histogram registra la durata delle richieste del server e memorizza i risultati in un istogramma.
Prometheus/http_client_duration_milliseconds/histogram registra la durata delle richieste client e memorizza i risultati in un istogramma.

Per visualizzare le metriche generate dall'app di esempio, segui questi passaggi:

Nella console Google Cloud , vai alla pagina Esplora metriche:
Vai a Esplora metriche

Se utilizzi la barra di ricerca per trovare questa pagina, seleziona il risultato con il sottotitolo Monitoring.
Nella barra degli strumenti della console Google Cloud , seleziona il tuo progetto Google Cloud . Per le configurazioni di App Hub, seleziona il progetto host di App Hub o il progetto di gestione della cartella app.
Nell'elemento Metrica, espandi il menu Seleziona una metrica, digita http_server nella barra dei filtri e poi utilizza i sottomenu per selezionare un tipo di risorsa e una metrica specifici:
1. Nel menu Risorse attive, seleziona Target Prometheus.
2. Nel menu Categorie di metriche attive, seleziona Http.
3. Nel menu Metriche attive, seleziona una metrica.
4. Fai clic su Applica.
Per aggiungere filtri, che rimuovono le serie temporali dai risultati della query, utilizza l'elemento Filtro.
Configura la modalità di visualizzazione dei dati.
Quando le misurazioni di una metrica sono cumulative, Metrics Explorer normalizza automaticamente i dati misurati in base al periodo di allineamento, il che comporta la visualizzazione di una frequenza nel grafico. Per maggiori informazioni, consulta Tipi, tipi e conversioni.

Quando vengono misurati valori interi o doppi, ad esempio con le due metriche counter, Metrics Explorer somma automaticamente tutte le serie temporali. Per visualizzare i dati per le route HTTP /multi e /single, imposta il primo menu della voce Aggregazione su Nessuna.

Per ulteriori informazioni sulla configurazione di un grafico, consulta Seleziona le metriche durante l'utilizzo di Esplora metriche.

Visualizza le tracce

Potrebbero essere necessari diversi minuti prima che i dati di tracciamento siano disponibili. Ad esempio, quando i dati di traccia vengono ricevuti dal tuo progetto, Google Cloud Observability potrebbe dover creare un database per archiviarli. La creazione del database può richiedere alcuni minuti e durante questo periodo non sono disponibili dati di traccia da visualizzare.

Per visualizzare i dati di traccia:

Nella console Google Cloud , vai alla pagina Esplora tracce:
Vai a Esplora tracce

Puoi trovare questa pagina anche utilizzando la barra di ricerca.
Nella sezione della tabella della pagina, seleziona una riga con il nome dello span /multi.
Nel grafico di Gantt nel riquadro Dettagli su Trace, seleziona l'intervallo etichettato /multi.

Si apre un riquadro che mostra informazioni sulla richiesta HTTP. Questi dettagli includono il metodo, il codice di stato, il numero di byte e lo user agent del chiamante.
Per visualizzare i log associati a questa traccia, seleziona la scheda Log ed eventi.

La scheda mostra i singoli log. Per visualizzare i dettagli della voce di log, espandila. Puoi anche fare clic su Visualizza log e visualizzare il log utilizzando Esplora log.

Per ulteriori informazioni sull'utilizzo di Esplora tracce, consulta Trovare ed esplorare le tracce.

Visualizza i log

Da Esplora log puoi esaminare i log e visualizzare le tracce associate, se esistenti.

Nella console Google Cloud , vai alla pagina Esplora log:
Vai a Esplora log

Se utilizzi la barra di ricerca per trovare questa pagina, seleziona il risultato con il sottotitolo Logging.
Individua un log con la descrizione di handle /multi request.

Per visualizzare i dettagli del log, espandi la voce di log.
Fai clic su Trace in una voce di log con il messaggio "handle /multi request", quindi seleziona Visualizza dettagli trace.

Si apre un riquadro Dettagli su Trace che mostra la traccia selezionata.

I dati di log potrebbero essere disponibili diversi minuti prima dei dati di traccia. Se si verifica un errore durante la visualizzazione dei dati di traccia cercando una traccia per ID o seguendo i passaggi descritti in questa attività, attendi un minuto o due e riprova.

Per ulteriori informazioni sull'utilizzo di Esplora log, vedi Visualizza i log utilizzando Esplora log.