CloudWatch-Metriken, Namespaces und Dimensionen

Amazon CloudWatch ist der einheitliche AWS-Service für Observability. Er erfasst Metriken, Logs und Traces aus Ihren AWS-Ressourcen und Anwendungen. Dadurch erhalten Sie ein vollständiges Bild des Zustands Ihrer Infrastruktur, können Anomalien erkennen, Alarme einrichten und automatisch auf betriebliche Änderungen reagieren. CloudWatch ist tief in nahezu jeden AWS-Service integriert und das wichtigste Monitoring-Tool, das in der SAA-C03-Prüfung geprüft wird.

Eine CloudWatch-Metrik ist eine zeitlich geordnete Folge von Datenpunkten, die den Wert eines messbaren Aspekts einer Ressource im Zeitverlauf darstellt – beispielsweise CPUUtilization für eine EC2-Instance, die jede Minute gemessen wird. Metriken werden durch ihren Namespace, Namen und ihre Dimensionen identifiziert. AWS veröffentlicht automatisch Hunderte integrierte Metriken. Außerdem können Sie aus Ihrem Anwendungscode oder aus Skripten eigene benutzerdefinierte Metriken veröffentlichen.

Ein Namespace ist ein Container für CloudWatch-Metriken, der Namenskollisionen zwischen Metriken aus verschiedenen Quellen verhindert. AWS-Services verwenden Namespaces wie AWS/EC2, AWS/RDS, AWS/Lambda und AWS/S3. Wenn Sie benutzerdefinierte Metriken veröffentlichen, wählen Sie Ihren eigenen Namespace, beispielsweise MyApp/OrderService. Metriken in unterschiedlichen Namespaces sind vollständig voneinander isoliert, selbst wenn sie denselben Metriknamen verwenden.

Dimensionen sind Schlüssel-Wert-Paare, die eine Metrik innerhalb eines Namespace eindeutig identifizieren. Im Namespace AWS/EC2 kann CPUUtilization beispielsweise nach der Dimension InstanceId=i-0123456789abcdef0 gefiltert werden, um eine bestimmte Instance anzuzeigen, oder nach AutoScalingGroupName=my-asg, um die aggregierte Metrik für eine Gruppe von Instances anzuzeigen. Eine einzelne Metrik kann bis zu 30 Dimensionen besitzen. AWS legt vorab fest, welche Dimensionen für die Metriken der einzelnen Services verfügbar sind.

Standardmäßig veröffentlichen AWS-Services Metriken in 5-Minuten-Intervallen (Standard-Monitoring) kostenlos in CloudWatch. Für zeitkritische Workloads können Sie das detaillierte Monitoring aktivieren und eine Granularität von 1 Minute erhalten. Detailliertes Monitoring ist für EC2, Auto Scaling, ELB, RDS und weitere Services verfügbar und verursacht zusätzliche CloudWatch-Kosten. Für SAA-C03 sollten Sie sich merken, dass Auto-Scaling-Richtlinien mit Step Scaling auf CloudWatch-Alarmen basieren, die mit 1-Minuten-Metriken besser funktionieren.

Sie können benutzerdefinierte Metriken aus jeder Anwendung mithilfe der API put-metric-data oder des CloudWatch Agent an CloudWatch senden. Häufige benutzerdefinierte Metriken sind geschäftliche KPIs (Bestellungen pro Minute), Latenzen auf Anwendungsebene, die Warteschlangentiefe und Fehlerraten. Benutzerdefinierte Metriken werden bei variabler Auflösung 15 Monate lang gespeichert und pro Metrik und Monat abgerechnet. Hochauflösende benutzerdefinierte Metriken mit einer Granularität von 1 Sekunde werden ebenfalls unterstützt, sind jedoch teurer.

Der CloudWatch Agent ist ein Software-Agent, den Sie auf EC2-Instances und lokalen Servern installieren, um Metriken zu erfassen, die über den integrierten EC2-Hypervisor nicht verfügbar sind, beispielsweise Speicherauslastung, Festplattenspeicher und Netzwerkverbindungen. Der Agent erfasst außerdem Logs und sendet sie an CloudWatch Logs. Die Speicherauslastung ist ein häufiges Prüfungsszenario – sie ist KEINE standardmäßige EC2-Metrik und MUSS über den CloudWatch Agent erfasst werden.

Mit Metrikberechnungen können Sie durch arithmetische Operationen auf vorhandenen Metriken neue Zeitreihen erstellen, ohne das Ergebnis als separate Metrik zu speichern. Beispielsweise können Sie die Fehlerrate direkt in einem CloudWatch-Dashboard-Ausdruck als Errors / Requests * 100 berechnen. Die Anomalieerkennung verwendet maschinelles Lernen auf historischen Metrikdaten, um Bereiche erwarteter Werte zu erstellen. Sie können Alarme auslösen lassen, wenn eine Metrik diese Bereiche verlässt – auch wenn kein fester Schwellenwert vorhanden ist.

CloudWatch speichert Metriken je nach Auflösung unterschiedlich lange: Datenpunkte mit einer Auflösung von 1 Sekunde werden 3 Stunden aufbewahrt, Daten mit 1 Minute 15 Tage, Daten mit 5 Minuten 63 Tage und Daten mit 1 Stunde 15 Monate. CloudWatch aggregiert hochauflösende Daten im Laufe der Zeit automatisch zu Daten mit geringerer Auflösung. Wenn Sie langfristige Trends analysieren müssen, sehen Sie daher 1-Stunden-Durchschnittswerte und nicht die ursprünglichen 1-Minuten-Messwerte von vor mehreren Monaten.

Die CloudWatch-Konsole stellt einen Metrics Explorer und einen Metrics browser bereit. Dort können Sie beliebige Kombinationen aus Namespace, Metrik und Dimension auswählen und Daten im Zeitverlauf visualisieren. Sie können mehrere Metriken in einem Diagramm überlagern, Aggregationszeiträume ändern und Metriken zu Dashboards hinzufügen. Für den programmatischen Zugriff liefern die APIs GetMetricStatistics und GetMetricData entweder rohe Datenpunkte oder aggregierte Statistiken (Average, Sum, Minimum, Maximum, SampleCount) zurück.

Für die SAA-C03-Prüfung sollten Sie diese wichtigen Metriken kennen: EC2 – CPUUtilization, NetworkIn/Out, DiskReadOps/WriteOps (nur Instance Store); standardmäßig nicht in EC2 enthalten: Arbeitsspeicher und Festplattenspeicher (verwenden Sie den CloudWatch Agent). RDS – DatabaseConnections, FreeStorageSpace, ReadLatency, WriteLatency, ReplicaLag. ELB – RequestCount, TargetResponseTime, UnHealthyHostCount. Lambda – Invocations, Errors, Duration, Throttles, ConcurrentExecutions.

Testen Sie Ihr Verständnis der Konzepte aus dieser Lektion für AWS Solutions Architect (SAA-C03).

In dieser Lektion haben Sie gelernt: Namespaces organisieren Metriken nach Service und verhindern Namenskollisionen, Dimensionen filtern Metriken nach bestimmten Ressourcen wie einer einzelnen EC2-Instance oder einer Auto-Scaling-Gruppe, und die Speicherauslastung ist keine standardmäßige EC2-Metrik – dafür benötigen Sie den CloudWatch Agent. Als Nächstes sehen wir uns CloudWatch-Alarme und zusammengesetzte Alarme für die automatisierte Benachrichtigung an.