SpringBoot Metrics 监控系统（1）——技术介绍

分手后的思念是犯贱 2022-12-27 09:06 408阅读 0赞

## 一、前言 ##

本系列将为大家介绍如何对我们的 SpringBoot 应用程序进行监控和告警，使用的技术为 Prometheus + Grafana。二者均采用 Docker 进行安装部署，实际工作中自己在生产环境搭建的可能性不大，因此我们关注的重点放在如何使用就好了。

## 二、Prometheus ##

[Prometheus][] 是 Soundcloud 开发的一款开源的监控工具，其本质是一个时间序列数据库（TSDB），采用 Go 语言开发。

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它具有以下特点：

*  **多维度**：我们可以给指标数据添加多组标 Label，在展示时候可以作为筛选条件灵活选择。
 *  **拉模式**：Prometheus 采用 Pull 模式，我们的指标数据生成后，Prometheus 会主动来消费，我们不需要做额外操作。
 *  **白盒&黑盒监控**均支持：无论什么维度的指标数据，都可以采集到，对 DevOps 友好。
 *  **Metrics & Alert**：Prometheus 采集的是 Metrics 指标，而不是 logging 和 tracing。
 *  **社区生态丰富**：支持各种语言的客户端，并且有各种各样的 exporters，来实现黑盒监控。例如 Redis，我们可以通过 Redis Exporters，来实现对 Redis 性能指标的监控。

### 2.1 架构设计 ###

下图来源于 [Promethues 官网][Promethues]，较为清楚的简述了 Prometheus 的架构。

在架构图的左侧，展示了 Prometheus 如何从指标提供方去拉取 Metrics。

（1）在架构图的左下角，我们一开始说到，Prometheus 采用拉的方式获取 Metrics。有些服务（例如 Spring 应用程序），可以通过在程序内部进行埋点，然后通过端点将指标暴露出去；有些服务不能够埋点，是一个黑盒（例如 Redis），Prometheus可以通过第三方的 Exporters，这些 Exporters 可以将这些服务内部的 Metrics 抓取出来并暴露给 Prometheus拉取。

（3）在架构图的左上角，对于有些系统，不能通过拉的方式去获取 Metrics，例如一些周期性运行的 Job。对于这些系统（Short-lived jobs），Prometheus 提供了 Push 网关，我们需要在这些任务内部将 metrics 数据主动 Push 到 Pushgateway。Prometheus再主动去 Pushgateway 拉取 Metrics。

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（4）在架构图的上方，介绍了 Prometheus如何去发现 Metrics 指标提供方暴露端点。对于 Push 模式的服务，Prometheus只需要去 Pushgateway 拉取即可；对于 Pull 模式的服务，支持静态配置（例如指定服务 IP/Port 等）和服务发现（例如 K8S 等）两种模式。

（5）在架构图的中央，介绍了 Prometheus 的核心组成模块。`Retrieval` 可以认为是一个 Job，它负责去发现暴露的端点，并去拉取数据。将数据存储在 TSDB 中，并持久化到本地。同时提供一个 HTTP Server，来查询 TSDB 中的数据。

（6）在架构图的右下方，Prometheus定义了一套 TSDB 的查询语法，称为 `PromQL`，全称为 Prometheus Query Language。通过 Prometheus 自己的 Web UI，或者是 Grafana，或者 Prometheus 提供的 API，就能够对 TSDB 数据进行查询和展示。

（7）在架构图的右上方，介绍了 Promethus 的告警模块。我们可以配置自定义的 Metrics 告警条件，当达到触发的阈值时，就会将告警信息 Push 到告警模块。告警模块本身并不产生告警信息，它接受到告警信息后，对信息进行**分组、去重、路由**（Emial、微信等）。

### 2.2 Metrics 种类 ###

Promethues 支持以下四种 Metrics 种类：

（1）Counter 计数器：特点是自增的，适合用于统计接口请求数、下单数等。

（2）Gauge 测量仪：对当前值的一次快照，这个值可增可减，适合用于统计在线用户量等。

（3）Summary 汇总：在客户端计算，根据样本统计出百分位。例如统计链路耗时，TP99 是多少，TP95 是多少等。

（4）Histogram 直方图：通过分桶（bucket）的方式来统计样本的分布。比如统计接口的耗时，多少的请求落在 10ms - 20ms，多少的请求落在 20ms - 30ms 等。

### 2.3 Metrics 示例 ###

一个 Metrics 指标形如下面所示：

# HELP http_requests_total Total number of Http requests made.
    # TYPE http_requests_total counter
    http_requests_total{code=200,path="/status"} 8

*  指标名为：`http_requests_total`
 *  指标类型为：`counter`
 *  该指标打了两个 Label（Tag），分别是 code 和 path，对应的 Value 是 200 和 /status
 *  指标数值为：8

## 三、Grafana ##

Grafana 是一款跨平台的开源的度量分析和可视化工具，可以通过将采集的数据查询然后可视化的展示，并及时通知。支持 InfuxDB、Prometheus 等主流 TSDB 作为数据源，本系列将使用它作为 Promethues 的数据消费方。

下面列出它的一些特点，有兴趣的朋友可以看看。

（1）展示方式：快速灵活的客户端图表，面板插件有许多不同方式的可视化指标和日志，官方库中具有丰富的仪表盘插件，比如热图、折线图、图表等多种展示方式；

（2）数据源：Graphite，InfluxDB，OpenTSDB，Prometheus，Elasticsearch，CloudWatch和KairosDB等；

（3）通知提醒：以可视方式定义最重要指标的警报规则，Grafana将不断计算并发送通知，在数据达到阈值时通过Slack、PagerDuty等获得通知；

（4）混合展示：在同一图表中混合使用不同的数据源，可以基于每个查询指定数据源，甚至自定义数据源；

（5）注释：使用来自不同数据源的丰富事件注释图表，将鼠标悬停在事件上会显示完整的事件元数据和标记；

（6）过滤器：Ad-hoc过滤器允许动态创建新的键/值过滤器，这些过滤器会自动应用于使用该数据源的所有查询。

[Prometheus]: https://prometheus.io/
[20201209232952222.png]: /images/20221120/2b2d3aa4ba154a1da248123c32785eef.png
[Promethues]: https://prometheus.io/docs/introduction/overview/
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