Prometheus + Grafana 监控 SpringBoot

整体结构

SpringBoot的 actuator 提供了监控端点。

Prometheus是监控系统，可以从 Springboot 获取监控数据，以时序数据的形式存储，并提供了监控数据的查询服务。

Grafana是专业的 UI 仪表盘系统，支持非常多的数据源，其中就包括 Prometheus，可以便利的从中获取数据，使用仪表盘展示出来。

springboot 2 中引入了 micrometer ，它可以更方便的对接各种监控系统，包括 Prometheus。

所以整体的结构就是：

• springboot（micrometer）产生监控数据。

• Prometheus 获取 springboot 应用的监控数据，存储，并提供数据查询服务。

• Grafana 对接 Prometheus 数据源，调用其数据查询服务，用专业的仪表盘 UI 进行展示。

实践步骤

• 创建应用 -- 作为监控目标，产生监控数据。

• 集成度量库 micrometer -- 以便对接监控系统 Prometheus。

• 部署 prometheus

• 配置 prometheus -- 监控之前创建的 springboot 应用，了解 Prometheus 的查询服务。

• 部署 Grafana

• 添加 Prometheus 数据源

• 添加 JVM 监控仪表盘 -- 展示之前 springboot 应用的 JVM 状态。

• 自定义监控指标 -- 自有的监控指标都是底层基础数据，业务相关指标需要我们自己写代码。

• 动态变更监控目标 -- 如果监控目标发生变动就改一次 Prometheus 的配置文件，并重新启动，这是不适合的，需要使用动态配置的方式。

1. 创建应用 集成 micrometer

创建一个最简的 springboot 应用，添加 micrometer 依赖。

pom.xml ：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

<modelVersion>4.0.0</modelVersion>

<parent>

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>

<version>2.2.4.RELEASE</version>

<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->

</parent>

<groupId>com.example</groupId>

<artifactId>springboot2demo</artifactId>

<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>

<name>springboot2demo</name>

<description>Demo project for Spring Boot</description>

<properties>

<java.version>1.8</java.version>

</properties>

<dependencies>

<dependency>

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>

</dependency>

<dependency>

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>

</dependency>

<dependency>

<groupId>io.micrometer</groupId>

<artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId>

<version>1.1.4</version>

</dependency>

<dependency>

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>

<scope>test</scope>

<exclusions>

<exclusion>

<groupId>org.junit.vintage</groupId>

<artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>

</exclusion>

</exclusions>

</dependency>

</dependencies>

<build>

<plugins>

<plugin>

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>

</plugin>

</plugins>

</build>

</project>

application.properties

spring.application.name=springboot2demo

# 打开所有 Actuator 服务

management.endpoints.web.exposure.include=*

# 将应用名称添加到计量器的 tag 中去

# 以便 Prometheus 根据应用名区分不同服务

management.metrics.tags.application=${spring.application.name}

在启动类中添加Bean，用于监控JVM性能指标：

package com.example.springboot2demo;

import io.micrometer.core.instrument.MeterRegistry;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;

import org.springframework.boot.SpringApplication;

import org.springframework.boot.actuate.autoconfigure.metrics.MeterRegistryCustomizer;

import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

import org.springframework.context.annotation.Bean;

@SpringBootApplication

public class Springboot2demoApplication {

public static void main(String[] args) {

SpringApplication.run(Springboot2demoApplication.class, args);

}

@Bean

MeterRegistryCustomizer<MeterRegistry> configurer(

@Value("${spring.application.name}") String applicationName) {

return (registry) -> registry.config().commonTags("application", applicationName);

}

}

启动服务。

查看监控端点信息：

2. 部署 Prometheus

官网：

https://prometheus.io/

可以下载安装包来安装，但下载速度极其慢，几乎下载不了。

可以使用 docker 部署，因为国内有docker镜像，所以速度很快。

docker 方式启动：

$ docker run --name prometheus -d -p 127.0.0.1:9090:9090 prom/prometheus

执行完成后就OK了，可以看一下 Prometheus 的界面。

http://localhost:9090/targets 是监控目标列表页：

http://localhost:9090/graph 是查询控制台，也有简单的图表展示：

现在还没对接应用，后面对接之后可以看到详细的内容。

3. Prometheus + Springboot应用

监控应用，需要在 Prometheus 配置文件中添加应用的相关信息。

配置文件在容器中的路径： /etc/prometheus 。

查看一下配置文件的默认内容：

$ docker exec -it [容器ID] cat /etc/prometheus/prometheus.yml

红框内是我们要关注的部分，按照这个形式添加我们的应用即可。

需要添加的内容为：

- job_name: 'springboot_app'

scrape_interval: 5s

metrics_path: '/actuator/prometheus'

static_configs:

- targets: ['192.168.31.6:8080']

"labels": {

"instance": "springboot2-A",

"service": "springboot2-A-service"

}

metrics_path 指定监控端点的路径。

targets 指定应用的IP端口，这里使用了IP，没有使用 localhost ，因为 Prometheus 是容器运行的，如果使用 localhost 就会访问容器内部。

配置不是直接在容器内部修改，可以把容器内部的配置文件拷贝出来一份，修改后，重启启动容器，挂载本地修改过的配置文件。

拷贝容器中的配置文件：

$ docker cp [容器ID]:/etc/prometheus/prometheus.yml .

修改配置文件，添加配置，最终的内容：

# 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']

- job_name: 'springboot_app'

scrape_interval: 5s

metrics_path: '/actuator/prometheus'

static_configs:

- targets: ['192.168.31.6:8080']

"labels": {

"instance": "springboot2-A",

"service": "springboot2-A-service"

}

停掉之前的容器，重新启动：

$ docker run --name prometheus -d \

-p 9090:9090 \

-v [PATH]/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml \

prom/prometheus

访问监控列表页 http://localhost:9090/targets 就可以看到我们的应用了：

点击端点链接，可以看到监控数据，例如：

进入查询控制台页面 http://localhost:9090/graph，可以查询一个指标，例如 http_server_requests_seconds_sum ，效果：

4. 部署 Grafana

docker方式运行：

$ docker run -d \

-p 3000:3000 \

--name=grafana \

grafana/grafana

启动后，访问：http://localhost:3000，默认用户名密码 admin/admin 。

5. 添加 Prometheus 数据源

6. 展示应用的 JVM 信息

Grafana 中已经有现成的 JVM 仪表盘，我们直接导入使用即可。

这个仪表盘的编号为 4701 。

至此，Prometheus + Grafana + Springboot 的整体流程已经跑通了。

但是，这些指标都是底层通用指标，在业务层面一定会有个性需求，下面我们自己定义一些监控指标。

7. 自定义监控指标

需求：监控所有接口的请求次数。

应用中添加依赖：

<dependency>

<groupId>org.aspectj</groupId>

<artifactId>aspectjrt</artifactId>

<version>1.9.4</version>

</dependency>

<dependency>

<groupId>org.aspectj</groupId>

<artifactId>aspectjweaver</artifactId>

<version>1.9.4</version>

</dependency>

<dependency>

<groupId>cglib</groupId>

<artifactId>cglib</artifactId>

<version>3.2.12</version>

</dependency>

使用AOP方式对接口请求计数：

package com.example.springboot2demo;

import io.micrometer.core.instrument.Counter;

import io.micrometer.core.instrument.MeterRegistry;

import org.aspectj.lang.JoinPoint;

import org.aspectj.lang.annotation.AfterReturning;

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;

import org.aspectj.lang.annotation.Before;

import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.PostConstruct;

@Component

@Aspect

public class APICounterAop {

@Pointcut("execution(public * com.example.springboot2demo.*.*(..))")

public void pointCut() {

}

ThreadLocal<Long> startTime = new ThreadLocal<>();

@Autowired

MeterRegistry registry;

private Counter counter;

@PostConstruct

private void init() {

counter = registry.counter("requests_total", "status", "success");

}

@Before("pointCut()")

public void doBefore(JoinPoint joinPoint) throws Throwable {

System.out.println("do before");

counter.increment(); //请求计数

}

@AfterReturning(returning = "returnVal", pointcut = "pointCut()")

public void doAfterReturning(Object returnVal) {

System.out.println("do after");

}

}

创建一个测试接口：

package com.example.springboot2demo;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController

public class TestController {

@RequestMapping("/hello")

public String hello() {

return "hello";

}

}

重启应用，多访问几次测试接口，然后查看 Prometheus 中的应用监控端点页面，就可以看到监控结果：

然后，我们把这个指标在 Grafana 中显示出来。

8. 动态变更监控目标

上面 Prometheus 配置文件中定义的监控目标使用的是静态方式，改配置文件后需要重启。

如果服务变更了，或者增加服务了，经常重启 Prometheus 肯定不合适。

Prometheus 提供了动态加载的方式，把服务信息放到一个单独的文件中，Prometheus 配置中指定这个外部文件，内容变化后，Prometheus 就会自动重新加载。

服务信息配置文件例如：

[

{

"targets": [

"192.168.31.6:8080"

],

"labels": {

"instance": "springboot2-A",

"service": "springboot2-A-service"

}

}

]

Prometheus 配置文件中的写法：

...

- job_name: 'springboot_app'

scrape_interval: 5s

metrics_path: '/actuator/prometheus'

file_sd_configs:

- files:

- /home/*.json

refresh_interval: 1m

启动 Prometheus 容器时要挂载这个服务信息配置文件的目录：

$ docker run --name prometheus -d -p 9090:9090 \

-v [PATH]/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml \

-v [PATH]:/home \

prom/prometheus

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