Spring Boot 服务监控,健康检查,线程信息,JVM堆信息,指标收集,运行情况监控等!

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作者:Richard_Yi

juejin.im/post/5e2179def265da3e152d2561


前言

去年我们项目做了微服务1.0的架构转型,但是服务监控这块却没有跟上。这不,最近我就被分配了要将我们核心的微服务应用全部监控起来的任务。我们的微服务应用都是SpringBoot 应用,因此就自然而然的想到了借助Spring Boot 的Actuator 模块。

本篇是我在完成这个工单之后,对Spring Boot Actuator模块 学习应用的总结。在本篇文章中,你可以学习到:

1、Spring Boot Actuator 的快速使用入门
2、Spring Boot Actuator 的一些重要的endpoints的介绍
3、如何通过Actuator 模块实时查看当前应用的线程 dump信息
4、如何通过Actuator 模块实时查看当前应用的堆信息
5、如何通过Actuator 模块实时修改当前应用的日志打印等级
6、...

之后我还会介绍:

TODO:SpringBoot 微服务应用集成Prometheus + Grafana实现监控告警

一、什么是 Spring Boot Actuator

Spring Boot Actuator 模块提供了生产级别的功能,比如健康检查,审计,指标收集,HTTP 跟踪等,帮助我们监控和管理Spring Boot 应用、Bean加载情况、环境变量、日志信息、线程信息,JVM 堆信息等 。这个模块是一个采集应用内部信息暴露给外部的模块,上述的功能都可以通过HTTP 和 JMX 访问。

因为暴露内部信息的特性,Actuator 也可以和一些外部的应用监控系统整合(Prometheus, Graphite, DataDog, Influx, Wavefront, New Relic等)。这些监控系统提供了出色的仪表板,图形,分析和警报,可帮助你通过一个统一友好的界面,监视和管理你的应用程序。

Actuator使用Micrometer与这些外部应用程序监视系统集成。这样一来,只需很少的配置即可轻松集成外部的监控系统。

Micrometer 为 Java 平台上的性能数据收集提供了一个通用的 API,应用程序只需要使用 Micrometer 的通用 API 来收集性能指标即可。Micrometer 会负责完成与不同监控系统的适配工作。这就使得切换监控系统变得很容易。

对比 Slf4j 之于 Java Logger 中的定位。

二、快速开始,创建一个Spring Boot Actuator Demo

我们先创建一个demo应用。

你可以通过Spring Boot CLI 创建:

  1. spring init -d=web,actuator -n=actuator-demo actuator-demo

或者通过Spring Initializr 创建:

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对应的maven依赖:

  1. <dependencies>

  2. ...

  3. <dependency>

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

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

  6. </dependency>

  7. ...

  8. </dependencies>

对应的Gradle 依赖:

  1. dependencies {

  2. compile("org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator")

  3. }

三、Endpoints 介绍

Spring Boot 提供了所谓的 endpoints (下文翻译为端点)给外部来与应用程序进行访问和交互。

打比方来说, /health 端点 提供了关于应用健康情况的一些基础信息。metrics 端点提供了一些有用的应用程序指标(JVM 内存使用、系统CPU使用等)。

这些 Actuator 模块本来就有的端点我们称之为原生端点。根据端点的作用的话,我们大概可以分为三大类:

应用配置类:获取应用程序中加载的应用配置、环境变量、自动化配置报告等与Spring Boot应用密切相关的配置类信息。

度量指标类:获取应用程序运行过程中用于监控的度量指标,比如:内存信息、线程池信息、HTTP请求统计等。

操作控制类:提供了对应用的关闭等操作类功能。

详细的原生端点介绍,请以官网为准,这里就不赘述徒增篇幅。

需要注意的就是:

1、每一个端点都可以通过配置来单独禁用或者启动

2、不同于Actuator 1.x,Actuator 2.x 的大多数端点默认被禁掉。Actuator 2.x 中的默认端点增加了 /actuator前缀。默认暴露的两个端点为 /actuator/health/actuator/info

四、端点暴露配置

我们可以通过以下配置,来配置通过JMX 和 HTTP 暴露的端点。

Property Default
management.endpoints.jmx.exposure.exclude
management.endpoints.jmx.exposure.include *
management.endpoints.web.exposure.exclude
management.endpoints.web.exposure.include info,healt

可以打开所有的监控点

  1. management.endpoints.web.exposure.include=*

也可以选择打开部分,"*" 代表暴露所有的端点,如果指定多个端点,用","分开

  1. management.endpoints.web.exposure.exclude=beans,trace

Actuator 默认所有的监控点路径都在 /actuator/*,当然如果有需要这个路径也支持定制。

  1. management.endpoints.web.base-path=/minitor

设置完重启后,再次访问地址就会变成 /minitor/*

现在我们按照如下配置:

  1. # "*" 代表暴露所有的端点 如果指定多个端点,用","分开

  2. management.endpoints.web.exposure.include=*

  3. # 赋值规则同上

  4. management.endpoints.web.exposure.exclude=

启动DEMO程序,访问 http://localhost:8080/actuator,查看暴露出来的端点:

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上面这样显示是因为chrome 浏览器安装了 JSON-handle 插件,实际上就是返回一大段json

下面,我会着重介绍几个比较重要的端点。

五、重要端点解析

5.1 /health端点

/health端点会聚合你程序的健康指标,来检查程序的健康情况。端点公开的应用健康信息取决于:

  1. management.endpoint.health.show-details=always

该属性可以使用以下值之一进行配置:

Name Description
never 不展示详细信息,up或者down的状态,默认配置
when-authorized 详细信息将会展示给通过认证的用户。授权的角色可以通过 management.endpoint.health.roles配置
always 对所有用户暴露详细信息

按照上述配置,配置成 always之后,我们启动项目,访问 http://localhost:8080/actuator/health端口,可以看到这样的信息:

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是不是感觉好像健康信息有点少?先别急,那是因为我们创建的是一个最基础的Demo项目,没有依赖很多的组件。

/health端点有很多自动配置的健康指示器:如redis、rabbitmq、db等组件。当你的项目有依赖对应组件的时候,这些健康指示器就会被自动装配,继而采集对应的信息。如上面的 diskSpace 节点信息就是 DiskSpaceHealthIndicator 在起作用。

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上述截图取自官方文档

这是我另一个项目的 /health端点信息。

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当如上的组件有一个状态异常,应用服务的整体状态即为down。我们也可以通过配置禁用某个组件的健康监测。

  1. management.health.mongo.enabled: false

或者禁用所有自动配置的健康指示器:

  1. management.health.defaults.enabled: false

⭐自定义 Health Indicator

当然你也可以自定义一个Health Indicator,只需要实现 HealthIndicator 接口或者继承 AbstractHealthIndicator类。

  1. /**

  2. * @author Richard_yyf

  3. * @version 1.0 2020/1/16

  4. */

  5. @Component

  6. public class CustomHealthIndicator extends AbstractHealthIndicator {


  7. @Override

  8. protected void doHealthCheck(Health.Builder builder) throws Exception {

  9. // 使用 builder 来创建健康状态信息

  10. // 如果你throw 了一个 exception,那么status 就会被置为DOWN,异常信息会被记录下来

  11. builder.up()

  12. .withDetail("app", "这个项目很健康")

  13. .withDetail("error", "Nothing, I'm very good");

  14. }

  15. }

最终效果:

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5.2 /metrics端点

/metrics端点用来返回当前应用的各类重要度量指标,比如:内存信息、线程信息、垃圾回收信息、tomcat、数据库连接池等。

  1. {

  2. "names": [

  3. "tomcat.threads.busy",

  4. "jvm.threads.states",

  5. "jdbc.connections.active",

  6. "jvm.gc.memory.promoted",

  7. "http.server.requests",

  8. "hikaricp.connections.max",

  9. "hikaricp.connections.min",

  10. "jvm.memory.used",

  11. "jvm.gc.max.data.size",

  12. "jdbc.connections.max",

  13. ....

  14. ]

  15. }

不同于1.x,Actuator在这个界面看不到具体的指标信息,只是展示了一个指标列表。为了获取到某个指标的详细信息,我们可以请求具体的指标信息,像这样:

  1. http://localhost:8080/actuator/metrics/{MetricName}

比如我访问 /actuator/metrics/jvm.memory.max,返回信息如下:

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你也可以用query param的方式查看单独的一块区域。比如你可以访问 /actuator/metrics/jvm.memory.max?tag=id:Metaspace。结果就是:

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5.3 /loggers端点

/loggers 端点暴露了我们程序内部配置的所有logger的信息。我们访问 /actuator/loggers可以看到,

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你也可以通过下述方式访问单独一个logger,

  1. http://localhost:8080/actuator/loggers/{name}

比如我现在访问 root logger, http://localhost:8080/actuator/loggers/root

  1. {

  2. "configuredLevel": "INFO",

  3. "effectiveLevel": "INFO"

  4. }

⭐改变运行时的日志等级

/loggers端点我最想提的就是这个功能,能够动态修改你的日志等级。

比如,我们可以通过下述方式来修改 root logger的日志等级。我们只需要发起一个URL 为 http://localhost:8080/actuator/loggers/rootPOST请求,POST报文如下:

  1. {

  2. "configuredLevel": "DEBUG"

  3. }

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仔细想想,这个功能是不是非常有用。如果在生产环境中,你想要你的应用输出一些Debug信息以便于你诊断一些异常情况,你你只需要按照上述方式就可以修改,而不需要重启应用。

如果想重置成默认值,把value 改成 null

5.4 /info端点

/info端点可以用来展示你程序的信息。我理解过来就是一些程序的基础信息。并且你可以按照自己的需求在配置文件 application.properties中个性化配置(默认情况下,该端点只会返回一个空的json内容。):

  1. info.app.name=actuator-test-demo

  2. info.app.encoding=UTF-8

  3. info.app.java.source=1.8

  4. info.app.java.target=1.8

  5. # 在 maven 项目中你可以直接用下列方式引用 maven properties的值

  6. # info.app.encoding=@project.build.sourceEncoding@

  7. # info.app.java.source=@java.version@

  8. # info.app.java.target=@java.version@

启动项目,访问 http://localhost:8080/actuator/info

  1. {

  2. "app": {

  3. "encoding": "UTF-8",

  4. "java": {

  5. "source": "1.8.0_131",

  6. "target": "1.8.0_131"

  7. },

  8. "name": "actuator-test-demo"

  9. }

  10. }

5.5 /beans端点

/beans端点会返回Spring 容器中所有bean的别名、类型、是否单例、依赖等信息。

访问 http://localhost:8080/actuator/beans,返回如下:

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5.6 /heapdump 端点

访问:http://localhost:8080/actuator/heapdump会自动生成一个 Jvm 的堆文件 heapdump。我们可以使用 JDK 自带的 Jvm 监控工具 VisualVM 打开此文件查看内存快照。

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5.7 /threaddump 端点

这个端点我个人觉得特别有用,方便我们在日常定位问题的时候查看线程的情况。主要展示了线程名、线程ID、线程的状态、是否等待锁资源、线程堆栈等信息。就是可能查看起来不太直观。访问 http://localhost:8080/actuator/threaddump返回如下:

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5.8 /shutdown端点

这个端点属于操作控制类端点,可以优雅关闭 Spring Boot 应用。要使用这个功能首先需要在配置文件中开启:

  1. management.endpoint.shutdown.enabled=true

由于 shutdown 接口默认只支持 POST 请求,我们启动Demo项目,向 http://localhost:8080/actuator/shutdown发起 POST请求。返回信息:

  1. {

  2. "message": "Shutting down, bye..."

  3. }

然后应用程序被关闭。

由于开放关闭应用的操作本身是一件非常危险的事,所以真正在线上使用的时候,我们需要对其加入一定的保护机制,比如:定制Actuator的端点路径、整合Spring Security进行安全校验等。(不是特别必要的话,这个端点不用开)

六、整合Spring Security 对端点进行安全校验

由于端点的信息和产生的交互都是非常敏感的,必须防止未经授权的外部访问。如果您的应用程序中存在Spring Security的依赖,则默认情况下使用基于表单的HTTP身份验证来保护端点。

如果没有,只需要增加对应的依赖即可:

  1. <dependency>

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

  3. <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>

  4. </dependency>

添加之后,我们需要定义安全校验规则,来覆盖Spring Security 的默认配置。

这里我给出了两个版本的模板配置:

  1. import org.springframework.boot.actuate.autoconfigure.security.servlet.EndpointRequest;

  2. import org.springframework.boot.actuate.context.ShutdownEndpoint;

  3. import org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.PathRequest;

  4. import org.springframework.context.annotation.Configuration;

  5. import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;

  6. import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;


  7. /**

  8. * @author Richard_yyf

  9. */

  10. @Configuration

  11. public class ActuatorSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {


  12. /*

  13. * version1:

  14. * 1. 限制 '/shutdown'端点的访问,只允许ACTUATOR_ADMIN访问

  15. * 2. 允许外部访问其他的端点

  16. * 3. 允许外部访问静态资源

  17. * 4. 允许外部访问 '/'

  18. * 5. 其他的访问需要被校验

  19. * version2:

  20. * 1. 限制所有端点的访问,只允许ACTUATOR_ADMIN访问

  21. * 2. 允许外部访问静态资源

  22. * 3. 允许外部访问 '/'

  23. * 4. 其他的访问需要被校验

  24. */


  25. @Override

  26. protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {

  27. // version1

  28. // http

  29. // .authorizeRequests()

  30. // .requestMatchers(EndpointRequest.to(ShutdownEndpoint.class))

  31. // .hasRole("ACTUATOR_ADMIN")

  32. // .requestMatchers(EndpointRequest.toAnyEndpoint())

  33. // .permitAll()

  34. // .requestMatchers(PathRequest.toStaticResources().atCommonLocations())

  35. // .permitAll()

  36. // .antMatchers("/")

  37. // .permitAll()

  38. // .antMatchers("/**")

  39. // .authenticated()

  40. // .and()

  41. // .httpBasic();


  42. // version2

  43. http

  44. .authorizeRequests()

  45. .requestMatchers(EndpointRequest.toAnyEndpoint())

  46. .hasRole("ACTUATOR_ADMIN")

  47. .requestMatchers(PathRequest.toStaticResources().atCommonLocations())

  48. .permitAll()

  49. .antMatchers("/")

  50. .permitAll()

  51. .antMatchers("/**")

  52. .authenticated()

  53. .and()

  54. .httpBasic();

  55. }

  56. }

application.properties的相关配置如下:

  1. # Spring Security Default user name and password

  2. spring.security.user.name=actuator

  3. spring.security.user.password=actuator

  4. spring.security.user.roles=ACTUATOR_ADMIN

结语

本篇文章内容就到这里。

对应的源码可以Github上看到。

https://github.com/Richard-yyf/springboot-actuator-prometheus-test

如果本文有帮助到你,希望能点个赞,这是对我的最大动力🤝🤝🤗🤗。

参考

https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/production-ready-features.html

http://www.ityouknow.com/springboot/2018/02/06/spring-boot-actuator.html


END

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原文始发于微信公众号(后端技术精选):Spring Boot 服务监控,健康检查,线程信息,JVM堆信息,指标收集,运行情况监控等!