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如何使用Prometheus監(jiān)控JVM

本篇文章為大家展示了如何使用Prometheus監(jiān)控JVM，內(nèi)容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。

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概述

當(dāng)你的 Java 業(yè)務(wù)容器化上 K8S 后，如果對其進(jìn)行監(jiān)控呢？Prometheus 社區(qū)開發(fā)了 JMX Exporter 來導(dǎo)出 JVM 的監(jiān)控指標(biāo)，以便使用 Prometheus 來采集監(jiān)控數(shù)據(jù)。下面將介紹如何利用 Prometheus 與 JMX Exporter 來監(jiān)控你 Java 應(yīng)用的 JVM。

什么是 JMX Exporter ?

JMX Exporter 利用 Java 的 JMX 機(jī)制來讀取 JVM 運行時的一些監(jiān)控數(shù)據(jù)，然后將其轉(zhuǎn)換為 Prometheus 所認(rèn)知的 metrics 格式，以便讓 Prometheus 對其進(jìn)行監(jiān)控采集。

那么，JMX 又是什么呢？它的全稱是：Java Management Extensions。顧名思義，是管理 Java 的一種擴(kuò)展框架，JMX Exporter 正是基于此框架來讀取 JVM 的運行時狀態(tài)的。

如何使用 JMX Exporter 暴露 JVM 監(jiān)控指標(biāo) ?

下面介紹如何通過 JMX Exporter 來暴露 Java 應(yīng)用的 JVM 監(jiān)控指標(biāo)。

JMX Exporter 的兩種用法

JMX-Exporter 提供了兩種用法:

啟動獨立進(jìn)程。JVM 啟動時指定參數(shù)，暴露 JMX 的 RMI 接口，JMX-Exporter 調(diào)用 RMI 獲取 JVM 運行時狀態(tài)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為 Prometheus metrics 格式，并暴露端口讓 Prometheus 采集。
JVM 進(jìn)程內(nèi)啟動(in-process)。JVM 啟動時指定參數(shù)，通過 javaagent 的形式運行 JMX-Exporter 的 jar 包，進(jìn)程內(nèi)讀取 JVM 運行時狀態(tài)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為 Prometheus metrics 格式，并暴露端口讓 Prometheus 采集。

官方不推薦使用第一種方式，一方面配置復(fù)雜，另一方面因為它需要一個單獨的進(jìn)程，而這個進(jìn)程本身的監(jiān)控又成了新的問題，所以本文重點圍繞第二種用法講如何在 K8S 環(huán)境下使用 JMX Exporter 暴露 JVM 監(jiān)控指標(biāo)。

打包鏡像

使用第二種用法，啟動 JVM 時需要指定 JMX Exporter 的 jar 包文件和配置文件。jar 包是二進(jìn)制文件，不好通過 configmap 掛載，配置文件我們幾乎不需要修改，所以建議是直接將 JMX Exporter 的 jar 包和配置文件都打包到業(yè)務(wù)容器鏡像中。

首先準(zhǔn)備一個制作鏡像的目錄，放入 JMX Exporter 配置文件 prometheus-jmx-config.yaml:

---
ssl: false
lowercaseOutputName: false
lowercaseOutputLabelNames: false

注: 更多配置項請參考官方文檔。

然后準(zhǔn)備 jar 包文件，可以在 jmx_exporter 的 Github 頁面找到最新的 jar 包下載地址，下載到當(dāng)前目錄:

wget https://repo1.maven.org/maven2/io/prometheus/jmx/jmx_prometheus_javaagent/0.13.0/jmx_prometheus_javaagent-0.13.0.jar

再準(zhǔn)備 Dockerfile，這里以 tomcat 為例:

FROM tomcat:jdk8-openjdk-slim
ADD prometheus-jmx-config.yaml /prometheus-jmx-config.yaml
ADD jmx_prometheus_javaagent-0.13.0.jar /jmx_prometheus_javaagent-0.13.0.jar

最后編譯鏡像:

docker build . -t ccr.ccs.tencentyun.com/imroc/tomcat:jdk8

搞定！如果想要更簡單，可以利用 docker 多階段構(gòu)建，省掉手動下載 jar 包的步驟，Dockerfile 示例:

FROM ubuntu:16.04 as jar
WORKDIR /
RUN apt-get update -y
RUN DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get install -y wget
RUN wget https://repo1.maven.org/maven2/io/prometheus/jmx/jmx_prometheus_javaagent/0.13.0/jmx_prometheus_javaagent-0.13.0.jar

FROM tomcat:jdk8-openjdk-slim
ADD prometheus-jmx-config.yaml /prometheus-jmx-config.yaml
COPY --from=jar /jmx_prometheus_javaagent-0.13.0.jar /jmx_prometheus_javaagent-0.13.0.jar

部署 Java 應(yīng)用

有了打包好的鏡像，下一步我們看下如何部署應(yīng)用到 K8S，關(guān)鍵點在于如何修改 JVM 啟動參數(shù)以便啟動時加載 JMX Exporter。JVM 啟動時會讀取 JAVA_OPTS 環(huán)境變量，作為額外的啟動參數(shù)，所以我們部署時可以為應(yīng)用增加一下這個環(huán)境變量，示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: tomcat
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat
  template:
    metadata:
      labels:
        app: tomcat
    spec:
      containers:
      - name: tomcat
        image: ccr.ccs.tencentyun.com/imroc/tomcat:jdk8
        env:
        - name: JAVA_OPTS
          value: "-javaagent:/jmx_prometheus_javaagent-0.13.0.jar=8088:/prometheus-jmx-config.yaml"

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcat
  labels:
    app: tomcat
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 8080
    protocol: TCP
    name: http
  - port: 8088
    protocol: TCP
    name: jmx-metrics
  selector:
    app: tomcat

啟動參數(shù)格式: -javaagent:=:。
這里使用了 8088 端口暴露 JVM 的監(jiān)控指標(biāo)，可自行更改。

添加 Prometheus 監(jiān)控配置

暴露了 JVM 的監(jiān)控指標(biāo)，現(xiàn)在來配置下 Prometheus，讓監(jiān)控數(shù)據(jù)被采集到，配置示例:

    - job_name: tomcat
      scrape_interval: 5s
      kubernetes_sd_configs:
      - role: endpoints
        namespaces:
          names:
          - default
      relabel_configs:
      - action: keep
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_service_label_app
        regex: tomcat
      - action: keep
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_endpoint_port_name
        regex: jmx-metrics

如果是安裝了 prometheus-operator，也可以通過創(chuàng)建 ServiceMonitor 的 CRD 對象來配置 Prometheus:

apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: ServiceMonitor
metadata:
  name: tomcat
  namespace: default
  labels:
    app: tomcat
spec:
  endpoints:
  - port: jmx-metrics
    interval: 5s
  namespaceSelector:
    matchNames:
    - default
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat

添加 Grafana 監(jiān)控面板

采集到了數(shù)據(jù)，下面看下如何展示數(shù)據(jù)，如果熟悉 Prometheus 和 Grafana，可自行根據(jù)指標(biāo)設(shè)計需要的面板，社區(qū)也有提供現(xiàn)成的，不過都有些老了，部分視圖可能展示不出來，用的比較多的是 https://grafana.com/grafana/dashboards/8563 ，可以直接導(dǎo)入，面板效果圖: