在SpringBoot中自定义指标并使用Prometheus监控报警

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在10 分钟教你使用Prometheus监控Spring Boot工程中介绍了如何使用Prometheus监控Spring Boot提供的默认指标，这篇介绍如何自定义业务指标，并使用Prometheus进行监控并报警，同时在 Grafana 进行展现

示例介绍

我们模拟一个账务系统，主要功能有：充值与提现，其中会定义5 个业务指标，如下

• 充值次数
• 充值金额
• 提现次数
• 提现金额
• 余额

针对以上5 业务指标，会使用prometheus的三种Metrics类型，如下

1. Counter：只增不减的计数器，用作定义充值次数、提现次数

2. Gauge：可增可减的仪表盘，侧重于反应系统的当前状态，用作定义余额

3. Summary：用于记录某些东西的平均大小，也可以计算总和，用作定义充值金额、提现金额

最终我们对以上指标进行 grafana 进行展现，同时对余额小于500 进行告警通知，效果如下

监控与验证

Spring Boot 工程配置

1. 添加 maven 依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.micrometer</groupId>
    <artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId>
</dependency>

2. 在application.properties，开启监控的端点

#监控的端点
management.endpoints.web.exposure.include=*
#应用程序名称，在prometheus 上会显示
management.metrics.tags.application=${spring.application.name}
#tomcat 指标需要开启
server.tomcat.mbeanregistry.enabled=true

3. 编写业务代码，提供体现和充值方法，并在init方法中定义五个业务指标，使用了三种Metrics类型

@Service
@Slf4j
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {
    @Autowired
    private MeterRegistry registry;
    //入金笔数
    private Counter depositCounter; 
    // 出金笔数
    private Counter withdrawCounter; 
   //入金金额
    private DistributionSummary depositAmountSummary;
   // 出金金额
    private DistributionSummary withdrawAmountSummary; 
   //余额
    private BigDecimal balance = new BigDecimal(1000);

    @PostConstruct
    private void init() {
        depositCounter = registry.counter("deposit_counter", "currency", "btc");
        withdrawCounter = registry.counter("withdraw_counter", "currency", "btc");
        depositAmountSummary = registry.summary("deposit_amount", "currency", "btc");
        withdrawAmountSummary = registry.summary("withdraw_amount", "currency", "btc");
        Gauge.builder("balanceGauge", () -> balance)
                .tags("currency", "btc")
                .description("余额")
                .register(registry);
    }


    @Override
    // 充值操作
    public void depositOrder(BigDecimal amount) {
        log.info("depositOrder amount:{}", amount);
        try {
            //余额增加
            balance = balance.add(amount);
            //充值笔数埋点
            depositCounter.increment();
            //充值金额埋点
            depositAmountSummary.record(amount.doubleValue());

        } catch (Exception e) {
            log.info("depositOrder error", e);
        } finally {
            log.info("depositOrder result:{}", amount);
        }
    }

    @Override
    //提现操作
    public void withdrawOrder(BigDecimal amount) {
        log.info(" withdrawOrder amount:{}", amount);
        try {
            if (balance.subtract(amount).compareTo(BigDecimal.ZERO) < 0) {
                throw new Exception("提现金额不足，提现失败");
            }
            //余额减少
            balance = balance.subtract(amount);
            // 提现笔数埋点数据
            withdrawCounter.increment();
            // 提现金额埋点
            withdrawAmountSummary.record(amount.doubleValue());
        } catch (Exception e) {
            log.info("withdrawOrder error", e);
        } finally {
            log.info("withdrawOrder result:{}", amount);
        }
    }

}

4. Controller 方法，定义了充值和提现接口

@RestController
@RequestMapping(ControllerConstants.PATH_PREFIX + "/account")
public class AccountController {

    @Autowired
    IAccountService accountService;

    /**
     * 充值
     */
    @RequestMapping(value = "/deposit", method = RequestMethod.GET)
    public void deposit(@RequestParam("amount") BigDecimal amount) {
        accountService.depositOrder(amount);
    }

    /**
     * 提现
     */
    @RequestMapping(value = "/withdraw", method = RequestMethod.GET)
    public void withdraw(@RequestParam("amount") BigDecimal amount) {
        accountService.withdrawOrder(amount);
    }

}

5. 启动服务查看，访问actuator/prometheus接口，如果能查询以下指标则配置成功

   ##充值笔数
   deposit_counter_total
   ## 充值总金额
   deposit_amount_sum
   ##提现笔数
   withdraw_counter_total
   ##提现总金额
   withdraw_amount_sum
   ## 余额
   balanceGauge
   

   

Promethues 配置

1. 在prometheus.yml文件中进行配置业务系统采集点，5s 拉取一次指标，由于prometheus server 部署在docker 中，所以访问主机IP 用host.docker.internal

   #业务系统监控          
     - job_name: 'SpringBoot'
       # Override the global default and
       scrape_interval: 5s
       metrics_path: '/actuator/prometheus'
       static_configs:
         - targets: ['host.docker.internal:8080']       
   

2. 告警规则配置，在容器启动时用主机的/data/prometheus目录映射到容器的/prometheus目录，因此在主机/data/prometheus/目录创建rules文件夹，并创建告警文件business-alert.rules，这里告警对余额小于 500 则进行告警

   groups:
   - name: businessAlert
     rules:
     - alert: balanceAlert
       expr: balanceGauge{application="backend"} < 500
       for: 20s
       labels:
         severity: page
         team: g2park
       annotations:
         summary: "{{ $labels.currency }} balance is insufficient "
         description: "{{ $labels.currency }} balance : {{ $value }}"
   

3. 启动Prometheus，进行验证，查询采集目标，已生效
   
   查询充值次数，已采集
   
   点击Alters,可以看到业务告警已经生效

   

AlterManager配置

1. 在/data/prometheus/alertmanager目录下，新增告警模板notify-template.tmpl，此目录映射到altermanager 的/etc/alertmanager目录，模板包含告警和自愈两部分，2006-01-02 15:04:05是go语言的日志格式，固定值，加28800e9表示转换为东八区时间，即北京时间

   {{ define "test.html" }} 
   {{- if gt (len .Alerts.Firing) 0 -}}
   {{ range .Alerts }}
   <h1 align="left" style="color:red;">告警</h1>
   <pre>
   告警级别: {{ .Labels.severity }} 级 <br>
   告警类型: {{ .Labels.alertname }} <br>
   故障主机: {{ .Labels.instance }} <br>
   告警主题: {{ .Annotations.summary }} <br>
   告警详情: {{ .Annotations.description }} <br>
   告警时间：{{ (.StartsAt.Add 28800e9).Format "2006-01-02 15:04:05" }}<br>  
   </pre>
   {{ end }}
   {{ end }}
   {{- if gt (len .Alerts.Resolved) 0 -}}
   {{ range .Alerts }}
   <h1 align="left" style="color:green;">恢复</h1>
   <pre>
   告警名称：{{ .Labels.alertname }}<br>
   告警级别：{{ .Labels.severity }}<br>
   告警机器：{{ .Labels.instance }}<br>
   告警主题：{{ .Annotations.summary }}<br>
   告警主题：{{ .Annotations.description }}<br>
   告警时间：{{ (.StartsAt.Add 28800e9).Format "2006-01-02 15:04:05" }}<br> 
   恢复时间：{{ (.EndsAt.Add 28800e9).Format "2006-01-02 15:04:05" }}<br> 
   </pre>
   {{- end }}
   {{- end }}
   {{- end }}
   

2. 修改alertmanager.yml为以下内容，替换对应账号即可

   global:
     smtp_smarthost: smtp.qq.com:465
     smtp_from: 9238223@qq.com
     smtp_auth_username: 9238223@qq.com
     smtp_auth_identity: 9238223@qq.com
     smtp_auth_password: 123
     smtp_require_tls: false
   templates: #添加模板
     - '/etc/alertmanager/notify-template.tmpl'   #指定路径    
   route:
     group_by: ['alertname']
     receiver: 'default-receiver'
     group_wait: 30s
     group_interval: 5m
     repeat_interval: 1h
   receivers:
     - name: default-receiver
       email_configs:
         - to: abc123@foxmail.com
           html: '{{ template "test.html" . }}'
           send_resolved: true
           headers: { Subject: "系统监控告警{{- if gt (len .Alerts.Resolved) 0 -}}恢复{{ end }}" }  
   

   global: 这是一个全局配置部分，用于配置全局的Alertmanager设置。

   • smtp_smarthost: 这是SMTP服务器的地址和端口，用于发送邮件通知。
   • smtp_from: 这是邮件发送方的邮件地址，即发送邮件的地址。

   route: 用于配置警报的路由规则。

   • group_by: ['alertname']: 这是一个标签列表，用于按照警报名称（alertname）进行分组。
   • receiver: 'default-receiver': 这是指定默认接收者的名称，即接收警报通知的收件人。
   • group_wait: 30s: 在发送警报通知前等待的时间，以便将相同的警报分组在一起。
   • group_interval: 5m: 这是发送同一组警报通知之间的最小时间间隔。
   • repeat_interval: 1h: 这是在重复发送未解决的警报通知之前等待的时间间隔。

   receivers: 接收者部分，用于配置接收告警通知的收件人。

   • name: default-receiver: 这是默认接收者的名称。

   • email_configs: 用于指定接收邮件通知的收件人和其他相关设置。

     • to: abc123@foxmail.com: 这是收件人的邮件地址，即接收警报通知的邮箱地址。

     • send_resolved: true: 这是一个布尔值，指示是否发送已解决的警报通知。在这个例子中，设置为true，表示发送已解决的警报通知。

3. 启动Altermanager，进行验证

   docker start alertmanager
   

   访问stauts，如果出现以下结果则成功

   

4. 告警验证，系统默认余额为1000，调用backend/account/withdraw提现接口，使余额降至500，进行报警

? 等待20s 左右，prometheus 收到报警会推送至Altermanager

Altermanager则会根据我们配置时间等待 30s，进行通知告警

5. 自愈验证，调用充值backend/account/deposit接口，使余额大于500，等待6m 左右会收到自愈告警，如果嫌时间比较长，修改alertmanager.yml中 group_wait、group_interval参数值即可

Grafana配置

启动 Grafana，点击新增面板，创建三种图表，分别为余额走势、提现与充值金额占比、提现与充值笔数走势图，如下

余额走势，报表类型为Stat

sum(balanceGauge{application="backend"})

提现与充值金额占比，报表类型为Pie chart

withdraw_amount_sum{application="backend"}
deposit_amount_sum{application="backend"}

提现与充值笔数走势图，报表类型为Time series

increase(deposit_counter_total{application="backend"}[5m])
increase(withdraw_counter_total{application="backend"}[5m])

总结

以上介绍了如何在Spring Boot中自定义业务指标以及对指标进行监控和告警，希望对你所帮助，注意以上示例只是为了简单便于理解才是这样写，真实使用中，指标可以与数据库或者缓存进行结合，比如余额报警，调用查询余额接口即可。