Spring Boot Actuator:健康检查、审计、统计和监控

Spring Boot Actuator可以帮助你监控和管理Spring Boot应用，比如健康检查、审计、统计和HTTP追踪等。所有的这些特性可以通过JMX或者HTTP endpoints来获得。

Actuator同时还可以与外部应用监控系统整合，比如 Prometheus, Graphite, DataDog, Influx, Wavefront, New Relic等。这些系统提供了非常好的仪表盘、图标、分析和告警等功能，使得你可以通过统一的接口轻松的监控和管理你的应用。

Actuator使用Micrometer来整合上面提到的外部应用监控系统。这使得只要通过非常小的配置就可以集成任何应用监控系统。

我将把Spring Boot Actuator教程分为两部分：

• 第一部分(本文)教你如何配置Actuator和通过Http endpoints来进入这些特征。
• 第二部分教你如何整合Actuator和外部应用监控系统。

创建一个有Actuator的Spring Boot工程

首先让我们建一个依赖acutator的简单应用。

你可以使用Spring Boot CLI创建应用：

spring init -d=web,actuator -n=actuator actuator

或者，你可以使用Spring Initializr网站来创建应用：

增加Spring Boot Actuator到一个存在的应用

你可以增加spring-boot-actuator模块到一个已经存在的应用，通过使用下面的依赖。

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

对于Gradle，依赖如下：

dependencies {
    compile("org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator")
}

使用Actuator Endpoints来监控应用

Actuator创建了所谓的endpoint来暴露HTTP或者JMX来监控和管理应用。

举个例子，有一个叫/health的endpoint，提供了关于应用健康的基础信息。/metricsendpoints展示了几个有用的度量信息，比如JVM内存使用情况、系统CPU使用情况、打开的文件等等。/loggersendpoint展示了应用的日志和可以让你在运行时改变日志等级。

值得注意的是，每一给actuator endpoint可以被显式的打开和关闭。此外，这些endpoints也需要通过HTTP或者JMX暴露出来，使得它们能被远程进入。

让我们运行应用并且尝试进入默认通过HTTP暴露的打开状态的actuator endpoints。之后，我们将学习如何打开更多的endpoints并且通过HTTP暴露它们。

在应用的根目录下打开命令行工具运行以下命令：

mvn spring-boot:run

应用默认使用8080端口运行。一旦这个应用启动了，你可以通过http://localhost:8080/actuator来展示所有通过HTTP暴露的endpoints。

{
	"_links": {
		"self": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator",
			"templated": false
		},
		"health": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/health",
			"templated": false
		},
		"info": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/info",
			"templated": false
		}
	}
}

打开http://localhost:8080/actuator/health，则会显示如下内容:

{"status":"UP"}

状态将是UP只要应用是健康的。如果应用不健康将会显示DOWN,比如与仪表盘的连接异常或者缺水磁盘空间等。下一节我们将学习spring boot如何决定应用的健康和如何修复这些健康问题。

infoendpoint(http://localhost:8080/actuator/info)展示了关于应用的一般信息，这些信息从编译文件比如META-INF/build-info.properties或者Git文件比如git.properties或者任何环境的property中获取。你将在下一节中学习如何改变这个endpoint的输出。

默认，只有health和info通过HTTP暴露了出来。这也是为什么/actuator页面只展示了health和infoendpoints。我们将学习如何暴露其他的endpoint。首先，让我们看看其他的endpoints是什么。

以下是一些非常有用的actuator endpoints列表。你可以在official documentation上面看到完整的列表。

Endpoint ID	Description
auditevents	显示应用暴露的审计事件 (比如认证进入、订单失败)
info	显示应用的基本信息
health	显示应用的健康状态
metrics	显示应用多样的度量信息
loggers	显示和修改配置的loggers
logfile	返回log file中的内容(如果logging.file或者logging.path被设置)
httptrace	显示HTTP足迹，最近100个HTTP request/repsponse
env	显示当前的环境特性
flyway	显示数据库迁移路径的详细信息
liquidbase	显示Liquibase 数据库迁移的纤细信息
shutdown	让你逐步关闭应用
mappings	显示所有的@RequestMapping路径
scheduledtasks	显示应用中的调度任务
threaddump	执行一个线程dump
heapdump	返回一个GZip压缩的JVM堆dump

打开和关闭Actuator Endpoints

默认，上述所有的endpints都是打开的，除了shutdown endpoint。

你可以通过设置management.endpoint.<id>.enabled to true or false(id是endpoint的id)来决定打开还是关闭一个actuator endpoint。

举个例子，要想打开shutdown endpoint，增加以下内容在你的application.properties文件中：

management.endpoint.shutdown.enabled=true

暴露Actuator Endpoints

默认，所有的actuator endpoint通过JMX被暴露，而通过HTTP暴露的只有health和info。

以下是你可以通过应用的properties可以通过HTTP和JMX暴露的actuator endpoint。

• 通过HTTP暴露Actuator endpoints。

  # Use "*" to expose all endpoints, or a comma-separated list to expose selected ones
  management.endpoints.web.exposure.include=health,info
  management.endpoints.web.exposure.exclude=
  

• 通过JMX暴露Actuator endpoints。

  # Use "*" to expose all endpoints, or a comma-separated list to expose selected ones
  management.endpoints.jmx.exposure.include=*
  management.endpoints.jmx.exposure.exclude=
  

通过设置management.endpoints.web.exposure.include为*，我们可以在http://localhost:8080/actuator页面看到如下内容。

{
	"_links": {
		"self": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator",
			"templated": false
		},
		"auditevents": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/auditevents",
			"templated": false
		},
		"beans": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/beans",
			"templated": false
		},
		"health": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/health",
			"templated": false
		},
		"conditions": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/conditions",
			"templated": false
		},
		"configprops": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/configprops",
			"templated": false
		},
		"env": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/env",
			"templated": false
		},
		"env-toMatch": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/env/{toMatch}",
			"templated": true
		},
		"info": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/info",
			"templated": false
		},
		"loggers": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/loggers",
			"templated": false
		},
		"loggers-name": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/loggers/{name}",
			"templated": true
		},
		"heapdump": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/heapdump",
			"templated": false
		},
		"threaddump": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/threaddump",
			"templated": false
		},
		"prometheus": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/prometheus",
			"templated": false
		},
		"metrics-requiredMetricName": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/metrics/{requiredMetricName}",
			"templated": true
		},
		"metrics": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/metrics",
			"templated": false
		},
		"scheduledtasks": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/scheduledtasks",
			"templated": false
		},
		"httptrace": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/httptrace",
			"templated": false
		},
		"mappings": {
			"href": "http://localhost:8080/actuator/mappings",
			"templated": false
		}
	}
}

解析常用的actuator endpoint

/health endpoint

health endpoint通过合并几个健康指数检查应用的健康情况。

Spring Boot Actuator有几个预定义的健康指标比如DataSourceHealthIndicator, DiskSpaceHealthIndicator, MongoHealthIndicator, RedisHealthIndicator, CassandraHealthIndicator等。它使用这些健康指标作为健康检查的一部分。

举个例子，如果你的应用使用Redis，RedisHealthindicator将被当作检查的一部分。如果使用MongoDB，那么MongoHealthIndicator将被当作检查的一部分。

你也可以关闭特定的健康检查指标，比如在prpperties中使用如下命令：

management.health.mongo.enabled=false

默认，所有的这些健康指标被当作健康检查的一部分。

显示详细的健康信息

health endpoint只展示了简单的UP和DOWN状态。为了获得健康检查中所有指标的详细信息，你可以通过在application.yaml中增加如下内容：

management:
  endpoint:
    health:
      show-details: always

一旦你打开上述开关，你在/health中可以看到如下详细内容：

{
	"status": "UP",
	"details": {
		"diskSpace": {
			"status": "UP",
			"details": {
				"total": 250790436864,
				"free": 27172782080,
				"threshold": 10485760
			}
		}
	}
}

health endpoint现在包含了DiskSpaceHealthIndicator。

如果你的应用包含database(比如MySQL)，health endpoint将显示如下内容：

{
   "status":"UP",
   "details":{
      "db":{
         "status":"UP",
         "details":{
            "database":"MySQL",
            "hello":1
         }
      },
      "diskSpace":{
         "status":"UP",
         "details":{
            "total":250790436864,
            "free":100330897408,
            "threshold":10485760
         }
      }
   }
}

如果你的MySQL server没有启起来，状态将会变成DOWN：

{
   "status":"DOWN",
   "details":{
      "db":{
         "status":"DOWN",
         "details":{
            "error":"org.springframework.jdbc.CannotGetJdbcConnectionException: Failed to obtain JDBC Connection; nested exception is java.sql.SQLTransientConnectionException: HikariPool-1 - Connection is not available, request timed out after 30006ms."
         }
      },
      "diskSpace":{
         "status":"UP",
         "details":{
            "total":250790436864,
            "free":100324585472,
            "threshold":10485760
         }
      }
   }
}

创建一个自定义的健康指标

你可以通过实现HealthIndicator接口来自定义一个健康指标，或者继承AbstractHealthIndicator类。

package com.example.actuator.health;

import org.springframework.boot.actuate.health.AbstractHealthIndicator;
import org.springframework.boot.actuate.health.Health;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class CustomHealthIndicator extends AbstractHealthIndicator {

    @Override
    protected void doHealthCheck(Health.Builder builder) throws Exception {
        // Use the builder to build the health status details that should be reported.
        // If you throw an exception, the status will be DOWN with the exception message.

        builder.up()
                .withDetail("app", "Alive and Kicking")
                .withDetail("error", "Nothing! I'm good.");
    }
}

一旦你增加上面的健康指标到你的应用中去后，health endpoint将展示如下细节:

{
   "status":"UP",
   "details":{
      "custom":{
         "status":"UP",
         "details":{
            "app":"Alive and Kicking",
            "error":"Nothing! I'm good."
         }
      },
      "diskSpace":{
         "status":"UP",
         "details":{
            "total":250790436864,
            "free":97949245440,
            "threshold":10485760
         }
      }
   }
}

/metrics endpoint

metrics endpoint展示了你可以追踪的所有的度量。

{
    "names": [
        "jvm.memory.max",
        "http.server.requests",
        "process.files.max",
        ...
        "tomcat.threads.busy",
        "process.start.time",
        "tomcat.servlet.error"
    ]
}

想要获得每个度量的详细信息，你需要传递度量的名称到URL中，像

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

举个例子，获得systems.cpu.usage的详细信息，使用以下URLhttp://localhost:8080/actuator/metrics/system.cpu.usage。它将显示如下内容:

{
    "name": "system.cpu.usage",
    "measurements": [
    {
        "statistic": "VALUE",
        "value": 0
    }
    ],
"availableTags": []
}

/loggers endpoint

loggers endpoint，可以通过访问http://localhost:8080/actuator/loggers来进入。它展示了应用中可配置的loggers的列表和相关的日志等级。

你同样能够使用http://localhost:8080/actuator/loggers/{name}来展示特定logger的细节。

举个例子，为了获得root logger的细节，你可以使用http://localhost:8080/actuator/loggers/root：

{
   "configuredLevel":"INFO",
   "effectiveLevel":"INFO"
}

在运行时改变日志等级

loggers endpoint也允许你在运行时改变应用的日志等级。

举个例子，为了改变root logger的等级为DEBUG ，发送一个POST请求到http://localhost:8080/actuator/loggers/root，加入如下参数

{
   "configuredLevel": "DEBUG"
}

这个功能对于线上问题的排查非常有用。

同时，你可以通过传递null值给configuredLevel来重置日志等级。

/info endpoint

info endpoint展示了应用的基本信息。它通过META-INF/build-info.properties来获得编译信息，通过git.properties来获得Git信息。它同时可以展示任何其他信息，只要这个环境property中含有infokey。

你可以增加properties到application.yaml中，比如：

# INFO ENDPOINT CONFIGURATION
info:
  app:
    name: @project.name@
    description: @project.description@
    version: @project.version@
    encoding: @project.build.sourceEncoding@
    java:
      version: @java.version@

注意，我使用了Spring Boot的Automatic property expansion 特征来扩展来自maven工程的properties。

一旦你增加上面的properties，info endpoint将展示如下信息：

{
    "app": {
    "name": "actuator",
    "description": "Demo project for Spring Boot",
    "version": "0.0.1-SNAPSHOT",
    "encoding": "UTF-8",
    "java": {
        "version": "1.8.0_161"
        }
    }
}

使用Spring Security来保证Actuator Endpoints安全

Actuator endpoints是敏感的，必须保障进入是被授权的。如果Spring Security是包含在你的应用中，那么endpoint是通过HTTP认证被保护起来的。

如果没有， 你可以增加以下以来到你的应用中去：

<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>

接下去让我们看一下如何覆写spring security配置，并且定义你自己的进入规则。

下面的例子展示了一个简单的spring securiy配置。它使用叫做EndPointRequest

的ReqeustMatcher工厂模式来配置Actuator endpoints进入规则。

package com.example.actuator.config;

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;

@Configuration
public class ActuatorSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    /*
        This spring security configuration does the following

        1. Restrict access to the Shutdown endpoint to the ACTUATOR_ADMIN role.
        2. Allow access to all other actuator endpoints.
        3. Allow access to static resources.
        4. Allow access to the home page (/).
        5. All other requests need to be authenticated.
        5. Enable http basic authentication to make the configuration complete.
           You are free to use any other form of authentication.
     */

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        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();
    }
}

为了能够测试以上的配置，你可以在application.yaml中增加spring security用户。

# Spring Security Default user name and password
spring:
  security:
    user:
      name: actuator
      password: actuator
      roles: ACTUATOR_ADMIN

你可以在Github上看到完整的代码。

下一部分：Spring Boot Metrics监控之Prometheus&Grafana

更多学习资源

• Spring Boot Actuator: Production-ready features
• Micrometer: Spring Boot 2’s new application metrics collector

翻译源

• Spring Boot Actuator: Health check, Auditing, Metrics gathering and Monitoring