SpringBoot+Prometheus采集Metrics指标数据

news2024/12/26 11:40:18

简介

本文介绍在springboot3.x里配置启用系统指标监控功能，来监视系统各项Metrics指标，从而实时了解应用的运行健康状态，通过promtheus服务提供数据收集与指标可视化方案；

Metrics指标

metrics指标表示应用程序代码运行中提供的多维度指标数据，每一条指标数据通常由时间序列及一组标签键值对结构数据组成，常见的运行维度指标有：服务响应时间，HTTP请求量，CPU利用率，内存使用大小，磁盘读写大小，JVM内存使用率等等；

Spring Boot Actuator为Micrometer提供依赖管理和自动配置，Micrometer 是一个支持众多监控系统，并提供应用程序的可观察性度量指标数据组件;

Micrometer官方描述为计时器、计量器、计数器、分布摘要和长任务计时器提供供应商中立的接口，并具有维度数据模型，当与维度监控系统配合使用时，可以有效访问特定的命名指标，并具有向下钻取的能力跨越它的维度。

SpringBoot启用metrics

在springboot生态体系spring-boot-starter-actuator组件中已集成相关Metrics指标配置与服务，可以方便支持从 Spring Boot 应用程序中获取应用程序可观察性指标。

相关的配置与使用方式，在springboot官方文档中都有进行描述；详情参见：Production-ready Features

以一个springboot3.x项目做为示例，演示如何使用metrics指标服务，并对接到prometheus中做可观察性指标展示;

项目信息：springboot.3.1.0 + jdk17

pom.xml

创建任意一个springboot项目，引入以下pom配置项

<properties>
    <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
    <java.version>17</java.version>
</properties>

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>3.1.0</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
        <optional>true</optional>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>io.projectreactor</groupId>
        <artifactId>reactor-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
    <!-- prometheus依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>io.micrometer</groupId>
        <artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId>
        <version>1.11.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

application.yml

# 本地服务访问
server:
  # 服务端口
  port: 8080
  # 服务IP
  address: 0.0.0.0

spring:
  application:
    # 应用服务名
    name: testDemo

# 是否启用springboot的debug调试模式，会打印详细日志信息
debug: false

# 开启健康检查
management:
  # 自定义管理服务地址和端口，默认和应用程序地址端口一致
#  server:
#    port: 8081
#    address: 0.0.0.0
  endpoint:
    shutdown:
      enabled: true
    health:
      show-details: always
  endpoints:
    web:
      exposure:
        # 开启端点，*表示开启所有
        include:
          - '*'
        # 某些端点除外，不做开启
        exclude:
          - env
          - beans
      # 跨域配置
      cors:
        # 开放所有域访问
        allowed-origins:
          - '*'
  metrics:
    # 指标采集标签名
    tags:
      application: ${spring.application.name}
  # 启用对接prometheus服务采集指标数据
  prometheus:
    metrics:
      export:
        enabled: true

ApplicationStart.java

@SpringBootApplication
public class ApplicationStart {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ApplicationStart.class, args);
    }
}

浏览器访问

启动springboot程序后，通过以下URL在浏览器中打开

http://127.0.0.1:8080/actuator

查看已开启的端点与端点数据展示链接

{
    "_links": {
        "self": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator",
            "templated": false
        },
        "caches-cache": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/caches/{cache}",
            "templated": true
        },
        "caches": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/caches",
            "templated": false
        },
        "health": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/health",
            "templated": false
        },
        "health-path": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/health/{*path}",
            "templated": true
        },
        "info": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/info",
            "templated": false
        },
        "conditions": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/conditions",
            "templated": false
        },
        "shutdown": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/shutdown",
            "templated": false
        },
        "configprops": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/configprops",
            "templated": false
        },
        "configprops-prefix": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/configprops/{prefix}",
            "templated": true
        },
        "loggers": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/loggers",
            "templated": false
        },
        "loggers-name": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/loggers/{name}",
            "templated": true
        },
        "heapdump": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/heapdump",
            "templated": false
        },
        "threaddump": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/threaddump",
            "templated": false
        },
        "prometheus": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/prometheus",
            "templated": false
        },
        "metrics-requiredMetricName": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/metrics/{requiredMetricName}",
            "templated": true
        },
        "metrics": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/metrics",
            "templated": false
        },
        "scheduledtasks": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/scheduledtasks",
            "templated": false
        },
        "mappings": {
            "href": "http://127.0.0.1:8080/actuator/mappings",
            "templated": false
        }
    }
}

安装prometheus

prometheus是一个开源监控系统，用于收集和聚合指标作为时间序列数据，它前身是SoundCloud的警告工具包。

prometheus通过抓取或轮询获取各个应用程序实例的指标。Spring Boot 提供了一个执行器端点/actuator/prometheus输出数据格式，以提供prometheus服务抓取。

下载

Download | Prometheus

prometheus支持windows环境安装与使用，本文采用prometheus-2.37.0（windows-amd64）版本做为演示使用；

prometheus.yml

解压下载包后，进入prometheus解压根目录，编辑prometheus.yml配置，添加拉取的springboot应用服务配置；

# 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).

# Alertmanager configuration
alerting:
  alertmanagers:
    - static_configs:
        - targets:
          # - alertmanager:9093

# 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=<job_name>` to any timeseries scraped from this config.
  - job_name: "prometheus"
    # metrics_path defaults to '/metrics'
    # scheme defaults to 'http'.
    static_configs:
      - targets: ["localhost:9090"]
  # 增加spring任务节点，从/actuator/prometheus拉取目标指标数据
  - job_name: "spring"
    metrics_path: "/actuator/prometheus"
    static_configs:
      - targets: ["localhost:8080"]

浏览器访问

完成prometheus.yml配置后，直接双击prometheus.exe程序运行服务；服务启动完毕后，通过以下URL在浏览器中访问：

http://127.0.0.1:9090/

点击 “菜单栏》Status》Targets” 查看已配置并启用的采集端点应用

Metrics指标跟踪

点击菜单栏的“Graph”项，在搜索框中输入jvm，则会自动联想多个带有jvm内容的可观察性指标;

我们以常见的java应用程序内存使用为例，选择jvm_memory_used_bytes，观察应用服务运行过程中的jvm内存使用情况，进行实时监控以便及时了解应用服务运行状况，为应用服务提供有效的健康跟踪方案；

Grafana大盘展示

由于metrics维度指标众多，通过prometheus服务采集后，通过数据指标转化成可观察性图形，为应用程序运维提供了合适的监控技术与管理平台，同时也可以将prometheus采集的指标输出到第三方各类平台上进行展示，比如运维中常见的Grafana，提供了许多丰富的图标插件，高大上的的漂亮UI，以及Grafana官网第三方上传的展示模板，可以非常便捷的套用开放模板后立即呈现出可视化监控图形界面；

  • 注：此处以一个已有的Grafana服务为例，不额外描述Grafana安装过程，安装请自行百度；

默认在explore界面查找指标展示；

添加SpringBoot监控大盘，官方有很多共享的仪表盘资源可下载，从而减少自已不熟悉仪表盘的配置与脚本，避免无法操作出想要的效果，通过获得第三方共享资源可以快速进行展示。

Dashboards | Grafana Labs

以下为共享ID：12900 (SpringBoot APM Dashboard)

在共享大盘页面复制共享ID后，在Grafana》Dashboards浏览界面，点击import按钮进入导入共享资源界面；

输入共享大盘ID：12900，点击load后，进入大盘配置盘面，底部的Prometheus选择已安装的Prometheus数据源选择（如没有，需要先在插件库中提前安装）；

导入共享大盘后，进入到大盘展示界面，开始加载Prometheus监控的维度指标数据，通过各种仪表盘进行详细展示;

到此，一个完整的springboot项目从集成metrics指标组件，到Prometheus监控服务搭建，到最后Grafana大盘仪表展示流程结束；

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