腾讯云容器服务实战教程 - 使用 Prometheus 监控 Java 应用

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腾讯云容器服务实战教程 - 使用 Prometheus 监控 Java 应用

文档简介：

操作场景： Prometheus 社区开发了 JMX Exporter 用于导出 JVM 的监控指标，以便使用 Prometheus 来采集监控数据。当您的 Java 业务容器化至 Kubernetes 后，可通过本文了解如何使用 Prometheus 与 JMX Exporter 来监控 Java 应用。

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文档详情

操作场景

Prometheus 社区开发了 JMX Exporter 用于导出 JVM 的监控指标，以便使用 Prometheus 来采集监控数据。当您的 Java 业务容器化至 Kubernetes 后，可通过本文了解如何使用 Prometheus 与 JMX Exporter 来监控 Java 应用。

JMX Exporter 简介

Java Management Extensions，JMX 是管理 Java 的一种扩展框架，JMX Exporter 基于此框架读取 JVM 的运行时状态。JMX Exporter 利用 Java 的 JMX 机制来读取 JVM 运行时的监控数据，然后将其转换为 Prometheus 可辨识的 metrics 格式，以便让 Prometheus 对其进行监控采集。

JMX Exporter 提供启动独立进程及 JVM 进程内启动（in-process）两种方式暴露 JVM 监控指标：

1. 启动独立进程 JVM 启动时指定参数，暴露 JMX 的 RMI 接口。JMX Exporter 调用 RMI 获取 JVM 运行时状态数据，转换为 Prometheus metrics 格式，并暴露端口让 Prometheus 采集。

2. JVM 进程内启动（in-process） JVM 启动时指定参数，通过 javaagent 的形式运行 JMX Exporter 的 jar 包，进程内读取 JVM 运行时状态数据，转换为 Prometheus metrics 格式，并暴露端口让 Prometheus 采集。

说明

官方不建议使用启动独立进程方式，该方式配置复杂且需单独的进程，进程本身的监控又引发了新的问题。本文以 JVM 进程内启动（in-process）方式为例，在 Kubernetes 环境下使用 JMX Exporter 暴露 JVM 监控指标。

操作步骤

使用 JMX Exporter 暴露 JVM 监控指标

打包镜像

使用 JVM 进程内启动（in-process）方式，启动 JVM 需指定 JMX Exporter 的 jar 包文件和配置文件。jar 包为二进制文件，不便通过 configmap 挂载，建议直接将 JMX Exporter 的 jar 包和配置文件都打包到业务容器镜像中。步骤如下：

1. 准备一个制作镜像的目录，放入 JMX Exporter 配置文件 prometheus-jmx-config.yaml。

				
			ssl: false
		
			lowercaseOutputName: false
		
			lowercaseOutputLabelNames: false

注意

更多配置项请参考 Prometheus 官方文档。

2. 准备 jar 包文件，可前往 jmx_exporter 的 Github 页面获取最新的 jar 包下载地址。执行以下命令，下载到当前目录。

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

3. 准备 Dockerfile 文件，本文以 Tomcat 为例。

				
			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

4. 执行以下命令，编译镜像。

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

至此已完成镜像打包，您还可利用 docker 多阶段构建，省略手动下载 jar 包的步骤。Dockerfile 示例如下：

				
			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 应用

部署应用至 Kubernetes 时，需修改 JVM 启动参数以便启动时加载 JMX Exporter。JVM 启动时会读取 JAVA_OPTS 环境变量，作为额外的启动参数，部署时可为应用增加该环境变量。示例如下：

				
			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

启动参数格式： -javaagent:<jar>=<port>:<config>

该示例使用8088端口暴露 JVM 的监控指标，您可按需自行更改。

添加 Prometheus 监控配置

配置 Prometheus，使监控数据可被采集。示例如下：

				
			- 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

若已安装 prometheus-operator，则可通过创建 ServiceMonitor 的 CRD 对象配置 Prometheus。示例如下：

				
			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 监控面板

采集数据后可进行数据展示。若熟悉 Prometheus 和 Grafana，则可自行根据指标设计所需面板。您也可直接使用社区提供面板，例如 JVM dashboard。可直接导入使用，面板效果图如下：

参考资料

JMX Exporter 项目地址

JVM 监控面板

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