Spring Boot Metrics监控之Prometheus&Grafana

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 欢迎来到Spring Boot Actuator教程系列的第二部分。在第一部分中,你学习到了spring-boot-actuator模块做了什么,如何配置spring boot应用以及如何与各样的actuator endpoints交互。

在这篇文章中,你将学习sprint boot如何整合外部监控系统Prometheus和图表解决方案Grafana。

在这篇文章的末尾,你将在自己本地电脑上建立一个Prometheus和Grafana仪表盘,用来可视化监控Spring Boot应用产生的所有metrics。

Prometheus

Prometheus是一个开源的监控系统,起源于SoundCloud。它由以下几个核心组件构成:

  • 数据爬虫:根据配置的时间定期的通过HTTP抓去metrics数据。
  • time-series 数据库:存储所有的metrics数据。
  • 简单的用户交互接口:可视化、查询和监控所有的metrics。

Grafana

Grafana使你能够把来自不同数据源比如Elasticsearch, Prometheus, Graphite, influxDB等多样的数据以绚丽的图标展示出来。

它也能基于你的metrics数据发出告警。当一个告警状态改变时,它能通知你通过email,slack或者其他途径。

值得注意的是,Prometheus仪表盘也有简单的图标。但是Grafana的图表表现的更好。这也是为什么,在这篇文章中,我们将整合Grafana和Pormetheus来可视化metrics数据。

增加Micrometer Prometheus Registry到你的Spring Boot应用

Spring Boot使用Micrometer,一个应用metrics组件,将actuator metrics整合到外部监控系统中。

它支持很多种监控系统,比如Netflix Atalas, AWS Cloudwatch, Datadog, InfluxData, SignalFx, Graphite, Wavefront和Prometheus等。

为了整合Prometheus,你需要增加micrometer-registry-prometheus依赖:

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io.micrometer
micrometer-registry-prometheus

一旦你增加上述的依赖,Spring Boot会自动配置一个PrometheusMeterRegistryCollectorRegistry来收集和输出格式化的metrics数据,使得Prometheus服务器可以爬取。

所有应用的metrics数据是根据一个叫/prometheus的endpoint来设置是否可用。Prometheus服务器可以周期性的爬取这个endpoint来获取metrics数据。

解析Spring Boot Actuator的/prometheus Endpoint

首先,你可以通过actuator endpoint-discovery页面(http://localhost:8080/actuator)来看一下prometheus endpoint。

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"prometheus": {
"href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/prometheus",
"templated": false
}

prometheus endpoint暴露了格式化的metrics数据给Prometheus服务器。你可以通过prometheusendpoint(http://localhost:8080/actuator/prometheus)看到被暴露的metrics数据:

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# HELP jvm_memory_committed_bytes The amount of memory in bytes that is committed for the Java virtual machine to use
# TYPE jvm_memory_committed_bytes gauge
jvm_memory_committed_bytes{area="nonheap",id="Code Cache",} 9830400.0
jvm_memory_committed_bytes{area="nonheap",id="Metaspace",} 4.3032576E7
jvm_memory_committed_bytes{area="nonheap",id="Compressed Class Space",} 6070272.0
jvm_memory_committed_bytes{area="heap",id="PS Eden Space",} 2.63192576E8
jvm_memory_committed_bytes{area="heap",id="PS Survivor Space",} 1.2058624E7
jvm_memory_committed_bytes{area="heap",id="PS Old Gen",} 1.96608E8
# HELP logback_events_total Number of error level events that made it to the logs
# TYPE logback_events_total counter
logback_events_total{level="error",} 0.0
logback_events_total{level="warn",} 0.0
logback_events_total{level="info",} 42.0
logback_events_total{level="debug",} 0.0
logback_events_total{level="trace",} 0.0
...

使用Docker下载和运行Prometheus

下载Prometheus

你可以使用docker pull命令来下载Prometheus docker image。

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$ docker pull prom/prometheus

一旦这个image被下载下来,你可以使用docker image ls命令来查看本地的image列表:

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$ docker image ls
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
prom/prometheus latest b82ef1f3aa07 5 days ago 119MB

Prometheus配置(prometheus.yml)

接下来,我们需要配置Prometheus来抓取Spring Boot Actuator的/prometheus endpoint中的metrics数据。

创建一个prometheus.yml的文件,填入以下内容:

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# my global config
global:
scrape_interval: 15s # Set the scrape interval to every 15 seconds. Default is every 1 minute.
evaluation_interval: 15s # Evaluate rules every 15 seconds. The default is every 1 minute.
# scrape_timeout is set to the global default (10s).
 
# Load rules once and periodically evaluate them according to the global 'evaluation_interval'.
rule_files:
# - "first_rules.yml"
# - "second_rules.yml"
 
# A scrape configuration containing exactly one endpoint to scrape:
# Here it's Prometheus itself.
scrape_configs:
# The job name is added as a label `job=` to any timeseries scraped from this config.
- job_name: 'prometheus'
# metrics_path defaults to '/metrics'
# scheme defaults to 'http'.
static_configs:
- targets: [ '127.0.0.1:9090']
 
- job_name: 'spring-actuator'
metrics_path: '/actuator/prometheus'
scrape_interval: 5s
static_configs:
- targets: [ 'HOST_IP:8080']

在Prometheus文档中,上面的配置文件是basic configuration file的扩展。

上面中比较重要的配置项是spring-actuator job中的scrape_configs选项。

metrics_path是Actuator中prometheus endpoint中的路径。targes包含了Spring Boot应用的HOSTPORT

请确保替换HOST_IP为你Spring Boot应用运行的电脑的IP地址。值得注意的是,localhost将不起作用,因为我们将从docker container中连接HOST机器。你必须设置网络IP地址。

使用Docker运行Prometheus

最后,让我们在Docker中运行Prometheus。使用以下命令来启动一个Prometheus服务器。

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$ docker run -d --name=prometheus -p 9090:9090 -v :/etc/prometheus/prometheus.yml prom/prometheus --config.file=/etc/prometheus/prometheus.yml

请确保替换为你在上面创建的Prometheus配置文件的保存的路径。

在运行上述命令之后,docker将在container中启动一个Prometheus服务器。你可以通过以下命令看到所有的container:

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$ docker container ls
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
e036eb20b8ad prom/prometheus "/bin/prometheus --c…" 4 minutes ago Up 4 minutes 0.0.0.0:9090->9090/tcp prometheus

在Prometheus仪表盘中可视化Spring Boot Metrics

你可以通过访问http://localhost:9090访问Prometheus仪表盘。你可以通过Prometheus查询表达式来查询metrics。

下面是一些例子:

  • 系统CPU使用

    Spring Boot Metrics监控之Prometheus&Grafana_第1张图片

  • API的延迟响应

    Spring Boot Metrics监控之Prometheus&Grafana_第2张图片

你可以从Prometheus官方文档中学习更多的 Prometheus Query Expressions

使用Docker下载和运行Grafana

使用以下命令可以使Docker下载和运行Grafana:

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$ docker run -d --name=grafana -p 3000:3000 grafana/grafana

上述命令将在Docker Container中开启一个Grafana,并且使用3000端口在主机上提供服务。

你可以使用docker container ls来查看Docker container列表:

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$ docker container ls
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
939dd22a7179 quay.io/prometheus/prometheus "/bin/prometheus --c…" 14 minutes ago Up 14 minutes 0.0.0.0:9090->9090/tcp vigilant_neumann
1f94c46bcf5c grafana/grafana "/run.sh" 22 hours ago Up 22 hours 0.0.0.0:3000->3000/tcp grafana

你可以访问http://localhost:3000,并且使用默认的账户名(admin)密码(admin)来登录Grafana。

配置Grafana导入Prometheus中的metrics数据

通过以下几步导入Prometheus中的metrics数据并且在Grafana上可视化。

在Grafana上增加Prometheus数据源

Spring Boot Metrics监控之Prometheus&Grafana_第3张图片

建立一个仪表盘图表

Spring Boot Metrics监控之Prometheus&Grafana_第4张图片

添加一个Prometheus查询

Spring Boot Metrics监控之Prometheus&Grafana_第5张图片

默认的可视化

Spring Boot Metrics监控之Prometheus&Grafana_第6张图片

你可以在Github上看到完整的Actutator demo应用。

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