Spring Boot 2.x系列【24】应用监控篇之指标Metrics

有道无术，术尚可求，有术无道，止于术。

本系列Spring Boot版本2.7.0

前言

在IT监控系统简介一文中，介绍过一个成熟的监控系统包含了系统层、中间件及基础设施类、应用层、业务层四个层面的监控，并且包含指标数据采集、指标数据存储、指标数据趋势分析及可视化、告警等功能。

Metrics翻译过来是量度;指标的意思，是指随时间推移产生的一些与监控相关的可聚合数据点。

接下里我们学习下Spring Boot是如何进行应用层面指标采集的。

指标端点

Spring Boot提供了应用层指标监控，可以诊断性检查应用程序收集的指标。

有了指标数据，就可以实现数据存储、可视化查询、告警，当然这些需要依赖于第三方监控系统。

访问metrics端点，可以看到一些指标项：

访问具体的指标项可获取到对应的指标数据：

Micrometer

可以看到spring-boot-starter-actuator默认是引入了一个Micrometer框架：

Micrometer 是一个用于基于 JVM 的应用程序的指标检测库。旨在为指标收集活动增加很少甚至没有开销，同时最大限度地提高指标工作的可移植性。

有了指标检测和收集，就可以对接应用监控系统，将数据对接入监控系统进行展示。

Spring Boot Actuator 为Micrometer提供依赖管理和自动配置，支持众多监控系统包括：

• AppOptics

• Atlas

• Datadog

• Dynatrace

• Elastic

• Ganglia

• Graphite

• Humio

• Influx

• JMX

• KairosDB

• New Relic

• Prometheus

• SignalFx

• Simple (in-memory)

• Stackdriver

• StatsD

• Wavefront

Prometheus+Grafana监控Spring Boot

支持的指标

Spring Boot 默认提供了很多指标。

应用程序启动指标

自动配置公开应用程序启动时间指标：

• application.started.time: 启动应用程序所用的时间。

• application.ready.time：应用程序准备好为请求提供服务所需的时间。

访问/actuator/metrics/application.started.time：

{
    "name": "application.started.time", // 指标名称
    "description": "Time taken (ms) to start the application", // 描述信息
    "baseUnit": "seconds", // 时间单位
    "measurements": [
        {
            "statistic": "VALUE",
            "value": 2.826  // 启动耗时2.826秒
        }
    ],
    "availableTags": [
        {
            "tag": "main.application.class", 
            "values": [
                "org.pearl.app.App1"// 启动类
            ]
        }
    ]
}
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系统指标

自动配置通过使用核心 Micrometer 类启用系统指标。系统指标以system.、process.和disk.计量名称发布。

提供了以下系统指标：

• CPU 指标

• 文件描述符指标

• 正常运行时间指标

• 可用磁盘空间

可用指标如下：

{
    "names": [
        "disk.free",
        "disk.total",
        "process.cpu.usage",
        "process.start.time",
        "process.uptime",
        "system.cpu.count",
        "system.cpu.usage",
    ]
}
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访问/actuator/metrics/disk.total：

{
    "name": "disk.total",
    "description": "Total space for path",
    "baseUnit": "bytes",
    "measurements": [
        {
            "statistic": "VALUE",
            "value": 3.32862058496E11
        }
    ],
    "availableTags": [
        {
            "tag": "path",
            "values": [
                "E:\\TD\\project\\my\\study-demo\\."
            ]
        }
    ]
}
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JVM 指标

JVM 指标以jvm.计量名称发布。提供了以下 JVM 指标：

• 各种内存和缓冲池细节

• 垃圾回收相关统计

• 线程利用率

• 加载和卸载的类数

可用指标如下：

{
    "names": [
        "jvm.buffer.count",
        "jvm.buffer.memory.used",
        "jvm.buffer.total.capacity",
        "jvm.classes.loaded",
        "jvm.classes.unloaded",
        "jvm.gc.live.data.size",
        "jvm.gc.max.data.size",
        "jvm.gc.memory.allocated",
        "jvm.gc.memory.promoted",
        "jvm.gc.overhead",
        "jvm.gc.pause",
        "jvm.memory.committed",
        "jvm.memory.max",
        "jvm.memory.usage.after.gc",
        "jvm.memory.used",
        "jvm.threads.daemon",
        "jvm.threads.live",
        "jvm.threads.peak",
        "jvm.threads.states",
    ]
}
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访问/actuator/metrics/jvm.threads.live：

{
    "name": "jvm.threads.live",
    "description": "The current number of live threads including both daemon and non-daemon threads",
    "baseUnit": "threads",
    "measurements": [
        {
            "statistic": "VALUE",
            "value": 25.0 // 存活线程数 
        }
    ],
    "availableTags": []
}
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日志记录器指标

自动配置为 Logback 和 Log4J2 启用事件指标。

访问/actuator/metrics/logback.events：

{
    "name": "logback.events",
    "description": "Number of trace level events that made it to the logs",
    "baseUnit": "events",
    "measurements": [
        {
            "statistic": "COUNT",
            "value": 11.0
        }
    ],
    "availableTags": [
        {
            "tag": "level",
            "values": [
                "warn",
                "trace",
                "debug",
                "error",
                "info"
            ]
        }
    ]
}
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定时任务指标

检测所有的ThreadPoolTaskExecutor 、ThreadPoolTaskScheduler Bean对象，度量标签来自于线程池的 Bean 名称。

Spring MVC 指标

自动配置启用对Spring MVC控制器和功能处理程序处理的所有请求的进行检测。默认情况下，生成的指标名称为 http.server.requests. 可以通过设置management.metrics.web.server.request.metric-name属性来自定义名称。

比如访问/actuator/metrics/http.server.requests：

{
    "name": "http.server.requests",
    "description": null,
    "baseUnit": "seconds",
    "measurements": [
        {
            "statistic": "COUNT",
            "value": 34.0
        },
        {
            "statistic": "TOTAL_TIME",
            "value": 0.7422510000000001
        },
        {
            "statistic": "MAX",
            "value": 0.0
        }
    ],
    "availableTags": [
        {
            "tag": "exception",
            "values": [
                "None" // 处理请求时引发的任何异常的简单类名。
            ]
        },
        {
            "tag": "method", // 请求的方法（例如，GET或POST） 
            "values": [
                "GET"
            ]
        },
        {
            "tag": "uri",// 请求路径
            "values": [
                "/actuator/metrics/{requiredMetricName}", 
                "/actuator/metrics",
                "/app1/test"
            ]
        },
        {
            "tag": "outcome",
            "values": [
                "CLIENT_ERROR", // 请求的结果，基于响应的状态代码。
                "SUCCESS"
            ]
        },
        {
            "tag": "status", // 响应的 HTTP 状态代码（例如，200或500）
            "values": [
                "404",
                "200"
            ]
        }
    ]
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当然也支持Spring WebFlux 。

Tomcat 指标

Tomcat 指标以tomcat.计量名称发布。

        "tomcat.sessions.active.current",
        "tomcat.sessions.active.max",
        "tomcat.sessions.alive.max",
        "tomcat.sessions.created",
        "tomcat.sessions.expired",
        "tomcat.sessions.rejected"
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数据源指标

DataSource数据源指标使用前缀为jdbc.connections. ，检测会生成表示池中当前活动、空闲、允许的最大连接数和允许的最小连接数。

        "hikaricp.connections",
        "hikaricp.connections.acquire",
        "hikaricp.connections.active",
        "hikaricp.connections.creation",
        "hikaricp.connections.idle",
        "hikaricp.connections.max",
        "hikaricp.connections.min",
        "hikaricp.connections.pending",
        "hikaricp.connections.timeout",
        "hikaricp.connections.usage",
        "jdbc.connections.max",
        "jdbc.connections.min",
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其他指标

其他还有很多指标，这里就以一一赘述了，如下：

• Jersey Server
• HTTP Client
• Cache
• Spring GraphQL
• Hibernate
• Spring Data Repository
• RabbitMQ
• Spring Integration
• Kafka
• MongoDB
• Jetty
• Redis

总结

Spring Boot使用Micrometer框架进行指标检测，可以采集CPU、JVM、磁盘、数据库、缓存等指标，然后可以对接第三方监控系统，进行数据存储和可视化UI。