Spring Boot健康檢查、度量指標(biāo)、監(jiān)控，一文搞定！
前言
去年我們項(xiàng)目做了微服務(wù)1.0的架構(gòu)轉(zhuǎn)型，但是服務(wù)監(jiān)控這塊卻沒有跟上。這不，最近我就被分配了要將我們核心的微服務(wù)應(yīng)用全部監(jiān)控起來的任務(wù)。我們的微服務(wù)應(yīng)用都是SpringBoot 應(yīng)用，因此就自然而然的想到了借助Spring Boot 的Actuator 模塊。（沒吃過豬肉總聽過豬叫見過豬跑吧🤪）。
本篇是我在完成這個工單之后，對Spring Boot Actuator模塊學(xué)習(xí)應(yīng)用的總結(jié)。在本篇文章中，你可以學(xué)習(xí)到：
- Spring Boot Actuator 的快速使用入門
- Spring Boot Actuator 的一些重要的endpoints的介紹
- 如何通過Actuator 模塊實(shí)時查看當(dāng)前應(yīng)用的線程 dump信息
- 如何通過Actuator 模塊實(shí)時查看當(dāng)前應(yīng)用的堆信息
- 如何通過Actuator 模塊實(shí)時修改當(dāng)前應(yīng)用的日志打印等級
- ...
之后我還會介紹：
- TODO：SpringBoot 微服務(wù)應(yīng)用集成Prometheus + Grafana實(shí)現(xiàn)監(jiān)控告警
一、什么是 Spring Boot Actuator
Spring Boot Actuator 模塊提供了生產(chǎn)級別的功能，比如健康檢查，審計(jì)，指標(biāo)收集，HTTP 跟蹤等，幫助我們監(jiān)控和管理Spring Boot 應(yīng)用。這個模塊是一個采集應(yīng)用內(nèi)部信息暴露給外部的模塊，上述的功能都可以通過HTTP 和 JMX 訪問。
因?yàn)楸┞秲?nèi)部信息的特性，Actuator 也可以和一些外部的應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)整合（Prometheus, Graphite, DataDog, Influx, Wavefront, New Relic等）。這些監(jiān)控系統(tǒng)提供了出色的儀表板，圖形，分析和警報，可幫助你通過一個統(tǒng)一友好的界面，監(jiān)視和管理你的應(yīng)用程序。
Actuator使用Micrometer與這些外部應(yīng)用程序監(jiān)視系統(tǒng)集成。這樣一來，只需很少的配置即可輕松集成外部的監(jiān)控系統(tǒng)。
Micrometer 為 Java 平臺上的性能數(shù)據(jù)收集提供了一個通用的 API，應(yīng)用程序只需要使用 Micrometer 的通用 API 來收集性能指標(biāo)即可。
Micrometer 會負(fù)責(zé)完成與不同監(jiān)控系統(tǒng)的適配工作。這就使得切換監(jiān)控系統(tǒng)變得很容易。
對比 Slf4j 之于 Java Logger 中的定位。
二、快速開始，創(chuàng)建一個Spring Boot Actuator Demo
我們先創(chuàng)建一個demo應(yīng)用。
Spring Boot 基礎(chǔ)就不介紹了，推薦下這個實(shí)戰(zhàn)教程：https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice
你可以通過Spring Boot CLI 創(chuàng)建：
- spring init -d=web,actuator -n=actuator-demo actuator-demo
- 復(fù)制代碼
或者通過Spring Initializr 創(chuàng)建：
對應(yīng)的maven依賴：
- <dependencies>
- ...
- <dependency>
- <groupId>org.springframework.boot</groupId>
- <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
- </dependency>
- ...
- </dependencies>
對應(yīng)的Gradle 依賴：
- dependencies {
- compile("org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator")
- }
三、Endpoints 介紹
Spring Boot 提供了所謂的 endpoints （下文翻譯為端點(diǎn)）給外部來與應(yīng)用程序進(jìn)行訪問和交互。
打比方來說，/health 端點(diǎn) 提供了關(guān)于應(yīng)用健康情況的一些基礎(chǔ)信息。metrics 端點(diǎn)提供了一些有用的應(yīng)用程序指標(biāo)（JVM 內(nèi)存使用、系統(tǒng)CPU使用等）。
這些 Actuator 模塊本來就有的端點(diǎn)我們稱之為原生端點(diǎn)。根據(jù)端點(diǎn)的作用的話，我們大概可以分為三大類：
- 應(yīng)用配置類：獲取應(yīng)用程序中加載的應(yīng)用配置、環(huán)境變量、自動化配置報告等與Spring Boot應(yīng)用密切相關(guān)的配置類信息。
- 度量指標(biāo)類：獲取應(yīng)用程序運(yùn)行過程中用于監(jiān)控的度量指標(biāo)，比如：內(nèi)存信息、線程池信息、HTTP請求統(tǒng)計(jì)等。
- 操作控制類：提供了對應(yīng)用的關(guān)閉等操作類功能。
詳細(xì)的原生端點(diǎn)介紹，請以官網(wǎng)為準(zhǔn)，這里就不贅述徒增篇幅。
需要注意的就是：
- 每一個端點(diǎn)都可以通過配置來單獨(dú)禁用或者啟動
- 不同于Actuator 1.x，Actuator 2.x 的大多數(shù)端點(diǎn)默認(rèn)被禁掉。Actuator 2.x 中的默認(rèn)端點(diǎn)增加了/actuator前綴。默認(rèn)暴露的兩個端點(diǎn)為/actuator/health和 /actuator/info
四、端點(diǎn)暴露配置
我們可以通過以下配置，來配置通過JMX 和 HTTP 暴露的端點(diǎn)。
| Property | Default |
|---|---|
management.endpoints.jmx.exposure.exclude |
|
management.endpoints.jmx.exposure.include |
* |
management.endpoints.web.exposure.exclude |
|
management.endpoints.web.exposure.include |
info, healt |
可以打開所有的監(jiān)控點(diǎn)：
- management.endpoints.web.exposure.include=*
也可以選擇打開部分，"*" 代表暴露所有的端點(diǎn)，如果指定多個端點(diǎn)，用","分開。
- management.endpoints.web.exposure.exclude=beans,trace
Actuator 默認(rèn)所有的監(jiān)控點(diǎn)路徑都在/actuator/*，當(dāng)然如果有需要這個路徑也支持定制。
- management.endpoints.web.base-path=/minitor
設(shè)置完重啟后，再次訪問地址就會變成/minitor/*。
現(xiàn)在我們按照如下配置：
- # "*" 代表暴露所有的端點(diǎn) 如果指定多個端點(diǎn)，用","分開
- management.endpoints.web.exposure.include=*
- # 賦值規(guī)則同上
- management.endpoints.web.exposure.exclude=
啟動DEMO程序，訪問http://localhost:8080/actuator，查看暴露出來的端點(diǎn)：
上面這樣顯示是因?yàn)?chrome 瀏覽器安裝了 JSON-handle 插件，實(shí)際上就是返回一大段json。
下面，我會著重介紹幾個比較重要的端點(diǎn)。
五、重要端點(diǎn)解析
5.1 /health端點(diǎn)
/health端點(diǎn)會聚合你程序的健康指標(biāo)，來檢查程序的健康情況。端點(diǎn)公開的應(yīng)用健康信息取決于：
- management.endpoint.health.show-details=always
該屬性可以使用以下值之一進(jìn)行配置：
| Name | Description |
|---|---|
never |
不展示詳細(xì)信息，up或者down的狀態(tài)，默認(rèn)配置 |
when-authorized |
詳細(xì)信息將會展示給通過認(rèn)證的用戶。授權(quán)的角色可以通過management.endpoint.health.roles配置 |
always |
對所有用戶暴露詳細(xì)信息 |
按照上述配置，配置成always之后，我們啟動項(xiàng)目，訪問http://localhost:8080/actuator/health端口，可以看到這樣的信息：
是不是感覺好像健康信息有點(diǎn)少？先別急，那是因?yàn)槲覀儎?chuàng)建的是一個最基礎(chǔ)的Demo項(xiàng)目，沒有依賴很多的組件。Spring Boot 學(xué)習(xí)筆記分享給你看下。
/health端點(diǎn)有很多自動配置的健康指示器：如redis、rabbitmq、db等組件。當(dāng)你的項(xiàng)目有依賴對應(yīng)組件的時候，這些健康指示器就會被自動裝配，繼而采集對應(yīng)的信息。如上面的 diskSpace 節(jié)點(diǎn)信息就是DiskSpaceHealthIndicator 在起作用。
上述截圖取自官方文檔
這是我另一個項(xiàng)目的/health端點(diǎn)信息。
當(dāng)如上的組件有一個狀態(tài)異常，應(yīng)用服務(wù)的整體狀態(tài)即為down。我們也可以通過配置禁用某個組件的健康監(jiān)測。
- management.health.mongo.enabled: false
或者禁用所有自動配置的健康指示器：
- management.health.defaults.enabled: falsev
⭐自定義 Health Indicator
當(dāng)然你也可以自定義一個Health Indicator，只需要實(shí)現(xiàn)HealthIndicator 接口或者繼承AbstractHealthIndicator類。
- /** * @author Richard_yyf * @version 1.0 2020/1/16 */@Componentpublic class CustomHealthIndicator extends AbstractHealthIndicator { @Override protected void doHealthCheck(Health.Builder builder) throws Exception { // 使用 builder 來創(chuàng)建健康狀態(tài)信息 // 如果你throw 了一個 exception，那么status 就會被置為DOWN，異常信息會被記錄下來 builder.up() .withDetail("app", "這個項(xiàng)目很健康") .withDetail("error", "Nothing, I'm very good"); }}
最終效果：
5.2 /metrics端點(diǎn)
/metrics端點(diǎn)用來返回當(dāng)前應(yīng)用的各類重要度量指標(biāo)，比如：內(nèi)存信息、線程信息、垃圾回收信息、tomcat、數(shù)據(jù)庫連接池等。
- { "names": [ "tomcat.threads.busy", "jvm.threads.states", "jdbc.connections.active", "jvm.gc.memory.promoted", "http.server.requests", "hikaricp.connections.max", "hikaricp.connections.min", "jvm.memory.used", "jvm.gc.max.data.size", "jdbc.connections.max", .... ]}
不同于1.x，Actuator在這個界面看不到具體的指標(biāo)信息，只是展示了一個指標(biāo)列表。為了獲取到某個指標(biāo)的詳細(xì)信息，我們可以請求具體的指標(biāo)信息，像這樣：
- http://localhost:8080/actuator/metrics/{MetricName}
比如我訪問/actuator/metrics/jvm.memory.max，返回信息如下：
你也可以用query param的方式查看單獨(dú)的一塊區(qū)域。比如你可以訪問/actuator/metrics/jvm.memory.max?tag=id:Metaspace。結(jié)果就是：
5.3/loggers端點(diǎn)
/loggers 端點(diǎn)暴露了我們程序內(nèi)部配置的所有l(wèi)ogger的信息。我們訪問/actuator/loggers可以看到。
你也可以通過下述方式訪問單獨(dú)一個logger，
- http://localhost:8080/actuator/loggers/{name}
比如我現(xiàn)在訪問 root logger，http://localhost:8080/actuator/loggers/root
- { "configuredLevel": "INFO", "effectiveLevel": "INFO"}
⭐改變運(yùn)行時的日志等級
/loggers端點(diǎn)我最想提的就是這個功能，能夠動態(tài)修改你的日志等級。
比如，我們可以通過下述方式來修改 root logger的日志等級。我們只需要發(fā)起一個URL 為http://localhost:8080/actuator/loggers/root的POST請求，POST報文如下：
- { "configuredLevel": "DEBUG"}
仔細(xì)想想，這個功能是不是非常有用。如果在生產(chǎn)環(huán)境中，你想要你的應(yīng)用輸出一些Debug信息以便于你診斷一些異常情況，你只需要按照上述方式就可以修改，而不需要重啟應(yīng)用。
如果想重置成默認(rèn)值，把value 改成 null。
5.4 /info端點(diǎn)
/info端點(diǎn)可以用來展示你程序的信息。我理解過來就是一些程序的基礎(chǔ)信息。并且你可以按照自己的需求在配置文件application.properties中個性化配置（默認(rèn)情況下，該端點(diǎn)只會返回一個空的json內(nèi)容。）：
- info.app.name=actuator-test-demoinfo.app.encoding=UTF-8info.app.java.source=1.8info.app.java.target=1.8# 在 maven 項(xiàng)目中你可以直接用下列方式引用 maven properties的值# info.app.encoding=@project.build.sourceEncoding@# info.app.java.source=@java.version@# info.app.java.target=@java.version@
啟動項(xiàng)目，訪問http://localhost:8080/actuator/info：
- { "app": { "encoding": "UTF-8", "java": { "source": "1.8.0_131", "target": "1.8.0_131" }, "name": "actuator-test-demo" }}
5.5 /beans端點(diǎn)
/beans端點(diǎn)會返回Spring 容器中所有bean的別名、類型、是否單例、依賴等信息。
訪問http://localhost:8080/actuator/beans，返回如下：
5.6 /heapdump 端點(diǎn)
訪問：http://localhost:8080/actuator/heapdump會自動生成一個 Jvm 的堆文件 heapdump。我們可以使用 JDK 自帶的 Jvm 監(jiān)控工具 VisualVM 打開此文件查看內(nèi)存快照。
5.7 /threaddump 端點(diǎn)
這個端點(diǎn)我個人覺得特別有用，方便我們在日常定位問題的時候查看線程的情況。主要展示了線程名、線程ID、線程的狀態(tài)、是否等待鎖資源、線程堆棧等信息。就是可能查看起來不太直觀。訪問http://localhost:8080/actuator/threaddump返回如下：
5.8 /shutdown端點(diǎn)
這個端點(diǎn)屬于操作控制類端點(diǎn)，可以優(yōu)雅關(guān)閉 Spring Boot 應(yīng)用。要使用這個功能首先需要在配置文件中開啟：
- management.endpoint.shutdown.enabled=true
由于 shutdown 接口默認(rèn)只支持 POST 請求，我們啟動Demo項(xiàng)目，向http://localhost:8080/actuator/shutdown發(fā)起POST請求。返回信息：
- { "message": "Shutting down, bye..."}
然后應(yīng)用程序被關(guān)閉。
由于開放關(guān)閉應(yīng)用的操作本身是一件非常危險的事，所以真正在線上使用的時候，我們需要對其加入一定的保護(hù)機(jī)制，比如：定制Actuator的端點(diǎn)路徑、整合Spring Security進(jìn)行安全校驗(yàn)等。（不是特別必要的話，這個端點(diǎn)不用開）
六、整合Spring Security 對端點(diǎn)進(jìn)行安全校驗(yàn)
由于端點(diǎn)的信息和產(chǎn)生的交互都是非常敏感的，必須防止未經(jīng)授權(quán)的外部訪問。如果您的應(yīng)用程序中存在Spring Security的依賴，則默認(rèn)情況下使用基于表單的HTTP身份驗(yàn)證來保護(hù)端點(diǎn)。
如果沒有，只需要增加對應(yīng)的依賴即可：
- <dependency>
- <groupId>org.springframework.boot</groupId>
- <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
- </dependency>
添加之后，我們需要定義安全校驗(yàn)規(guī)則，來覆蓋Spring Security 的默認(rèn)配置。
這里我給出了兩個版本的模板配置：
- import org.springframework.boot.actuate.autoconfigure.security.servlet.EndpointRequest;
- import org.springframework.boot.actuate.context.ShutdownEndpoint;
- import org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.PathRequest;
- import org.springframework.context.annotation.Configuration;
- import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
- import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
- /**
- * @author Richard_yyf
- */
- @Configuration
- public class ActuatorSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
- /*
- * version1:
- * 1. 限制 '/shutdown'端點(diǎn)的訪問，只允許ACTUATOR_ADMIN訪問
- * 2. 允許外部訪問其他的端點(diǎn)
- * 3. 允許外部訪問靜態(tài)資源
- * 4. 允許外部訪問 '/'
- * 5. 其他的訪問需要被校驗(yàn)
- * version2:
- * 1. 限制所有端點(diǎn)的訪問，只允許ACTUATOR_ADMIN訪問
- * 2. 允許外部訪問靜態(tài)資源
- * 3. 允許外部訪問 '/'
- * 4. 其他的訪問需要被校驗(yàn)
- */
- @Override
- protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
- // version1
- // http
- // .authorizeRequests()
- // .requestMatchers(EndpointRequest.to(ShutdownEndpoint.class))
- // .hasRole("ACTUATOR_ADMIN")
- // .requestMatchers(EndpointRequest.toAnyEndpoint())
- // .permitAll()
- // .requestMatchers(PathRequest.toStaticResources().atCommonLocations())
- // .permitAll()
- // .antMatchers("/")
- // .permitAll()
- // .antMatchers("/**")
- // .authenticated()
- // .and()
- // .httpBasic();
- // version2
- http
- .authorizeRequests()
- .requestMatchers(EndpointRequest.toAnyEndpoint())
- .hasRole("ACTUATOR_ADMIN")
- .requestMatchers(PathRequest.toStaticResources().atCommonLocations())
- .permitAll()
- .antMatchers("/")
- .permitAll()
- .antMatchers("/**")
- .authenticated()
- .and()
- .httpBasic();
- }
- }
application.properties的相關(guān)配置如下：
- # Spring Security Default user name and password
- spring.security.user.name=actuator
- spring.security.user.password=actuator
- spring.security.user.roles=ACTUATOR_ADMIN
結(jié)語
本篇文章內(nèi)容就到這里。
對應(yīng)的源碼可以Github上看到。(https://github.com/Richard-yyf/springboot-actuator-prometheus-test)
