Aufbau von Beobachtbarkeit und Überwachung für moderne Anwendungen mit Actuator, Prometheus und Grafana

In der heutigen Welt der verteilten Systeme und Microservices ist die Sicherstellung, dass unsere Anwendung beobachtbar und überwachbar ist, genauso wichtig wie der Aufbau der Kernfunktionalität. Wir haben bereits wichtige Funktionen wie einen NGINX Load Balancer, einen Ratenbegrenzer und einen Leistungsschalter eingerichtet. Der nächste Schritt besteht darin, uns auf Beobachtbarkeit und Überwachung.

In diesem Blogbeitrag erklären wir Ihnen, wie Sie

Spring Boot Actuator, Prometheus und Grafana zu unserer Anwendung hinzufügen, um eine robuste Beobachtbarkeit aufzubauen Stapel. Dies wird uns helfen, den Zustand unserer Anwendung zu visualisieren, Leistungsmetriken zu verfolgen und Probleme schnell und effizient zu beheben.

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Was ist Beobachtbarkeit?

Beobachtbarkeit bezieht sich auf Ihre Fähigkeit, den internen Zustand eines Systems anhand der von ihm erzeugten Daten zu verstehen. Die drei Säulen der Beobachtbarkeit sind:

1. Metriken: Quantifizierbare Datenpunkte (z. B. Anforderungsraten, Speichernutzung, CPU-Auslastung).
2. Protokolle: Aufzeichnung von Ereignissen (z. B. Fehler, Warnungen oder Geschäftsereignisse).
3. Spuren: Verfolgen Sie eine Anfrage, während sie mehrere Dienste durchläuft.

Indem wir uns auf

Metriken und Protokolle konzentrieren, können wir leistungsstarke Dashboards und Warnungen erstellen, die sicherstellen, dass Ihre Anwendung leistungsfähig und zuverlässig bleibt.

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Warum Beobachtbarkeit für unsere Anwendung wichtig ist

Unsere aktuelle Anwendungsarchitektur verfügt bereits über wesentliche Komponenten:

• NGINX Load Balancer: Verteilt den Datenverkehr auf mehrere Server.
• Ratenbegrenzer: Verhindert eine Überlastung, indem die Anzahl der Anfragen begrenzt wird.
• Leistungsschalter: Sorgt für Ausfallsicherheit, indem Anrufe an ausgefallene Dienste gestoppt werden.

Obwohl diese Tools die Leistung und Zuverlässigkeit verbessern, sagen sie uns nicht,

warum etwas fehlschlägt oder wie sich unser System unter Last verhält. Observability-Tools wie Actuator, Prometheus und Grafana werden:

Verfolgen Sie
• Echtzeitmetriken für den Anwendungszustand und die Leistung.
Helfen Sie dabei, Trends und potenzielle Engpässe zu visualisieren.
Lösen Sie Warnungen aus, wenn Kennzahlen kritische Schwellenwerte überschreiten.

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Der Observability Stack

Fügen Sie Ihrer pom.xml-Datei diese Abhängigkeiten hinzu:

<dependency>
   <groupid>io.github.resilience4j</groupid>
   <artifactid>resilience4j-micrometer</artifactid>
   <version>2.2.0</version>
</dependency>

<dependency>
  <groupid>org.springframework.boot</groupid>
  <artifactid>spring-boot-starter-actuator</artifactid>
</dependency>

<dependency>
  <groupid>io.micrometer</groupid>
  <artifactid>micrometer-registry-prometheus</artifactid>
  <version>1.14.1</version>
</dependency>

Aktualisieren Sie die Konfigurationen Ihrer application.properties

resilience4j.circuitbreaker.metrics.enabled=true

management.health.circuitbreakers.enabled=true
management.endpoints.web.exposure.include=health,metrics,circuitbreakers,prometheus
management.endpoint.health.show-details=always
management.endpoint.health.access=unrestricted
management.endpoint.prometheus.access=unrestricted
management.prometheus.metrics.export.enabled=true

Erläuterung

management.endpoints.web.exposure.include=health,metrics,Circuitbreakers,prometheus

Diese Zeile stellt den URI des Aktuators bereit, sodass wir URIs wie:
nutzen können

• Aktuator/
• Aktuator/Gesundheit,
• Aktor/Metrik,
• Aktor/Leistungsschalter,
• Aktuator/Prometheus

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Prometheus mit Docker verwenden

In unserer Datei docker-compose.yaml erstellen wir einen Dienst für Prometheus:

<dependency>
   <groupid>io.github.resilience4j</groupid>
   <artifactid>resilience4j-micrometer</artifactid>
   <version>2.2.0</version>
</dependency>

<dependency>
  <groupid>org.springframework.boot</groupid>
  <artifactid>spring-boot-starter-actuator</artifactid>
</dependency>

<dependency>
  <groupid>io.micrometer</groupid>
  <artifactid>micrometer-registry-prometheus</artifactid>
  <version>1.14.1</version>
</dependency>

Konfigurationsdatei für Prometheus

Erstellen Sie im Stammverzeichnis Ihres Projekts einen Ordner namens prometheus und darin eine Datei namens prometheus.yaml

resilience4j.circuitbreaker.metrics.enabled=true

management.health.circuitbreakers.enabled=true
management.endpoints.web.exposure.include=health,metrics,circuitbreakers,prometheus
management.endpoint.health.show-details=always
management.endpoint.health.access=unrestricted
management.endpoint.prometheus.access=unrestricted
management.prometheus.metrics.export.enabled=true

Jetzt, wenn wir laufen:

prometheus:
    image: prom/prometheus:latest
    ports:
      - "9090:9090"
    networks:
      - app_network
    volumes:
      - ./prometheus/prometheus.yaml:/etc/prometheus/prometheus.yml
      - prometheus_data:/prometheus

Ein Prometheus-Container wird gestartet und verbraucht Metriken vom URI-Aktuator/Metriken von unseren Spring-Boot-Servern.

Wir können ein Dashboard unter http://localhost:9090/ sehen, zum Beispiel:

Dashboard von Prometheus

Aber das ist nicht cool. Wir möchten einige Grafiken sehen und verwenden dafür Grafana.

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Grafana hinzufügen

Aktualisieren Sie Ihre Docker-Compose-Datei mit einem anderen Dienst:

global:
  scrape_interval: 15s
  evaluation_interval: 15s

scrape_configs:
  - job_name: 'spring-boot-app'
    metrics_path: '/actuator/prometheus'
    static_configs:
      - targets:
          - 'spring-server-1:8080'
          - 'spring-server-2:8080'
        labels:
          environment: development
          application: spring-boot

Jetzt können Sie unter http://localhost:3000 auf das Grafana-Dashboard zugreifen

Zuerst werden Sie nach Ihren Zugangsdaten gefragt. Geben Sie einfach „admin“ als Benutzer und Passwort ein.

Konfigurieren Sie Prometheus

Gehen Sie im linken oberen Menü zu Verbindungen > Neue Verbindung hinzufügen und nach Prometheus suchen

Konfigurieren Sie die Verbindungs-URL wie folgt:

Prometheus auf Grafana konfigurieren

Klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern & Testen. Wenn alles in Ordnung ist, können Sie mit der Auswahl Ihres Dashboards beginnen.

Dashboards

Gehen Sie zu Grafana Dashboards und wählen Sie ein Dashboard für Sie aus.

Hierfür wähle ich den Spring Boot Resilience4j Circuit Breaker (3.x)

Wenn alles gut funktioniert, sehen Sie etwa Folgendes:

Diagramme des Leistungsschalters

Stöbern Sie gerne in anderen Dashboards.

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Abschlussworte

Durch die Integration von Actuator, Prometheus und Grafana in unsere Anwendung haben wir einen großen Schritt in Richtung Aufbau eines gut beobachtbaren Systems gemacht. Wenn Metriken, Protokollierung und Überwachung vorhanden sind, können Sie:

• Erhalten Sie vollständigen Einblick in Ihre Anwendung und Infrastruktur.
• Probleme proaktiv erkennen und lösen.
• Optimieren Sie Leistung und Zuverlässigkeit.

Mit diesen Tools können wir nicht nur unser System effektiv überwachen, sondern auch den Grundstein für eine sichere Skalierung in der Zukunft legen.

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? Referenz

• Grafana Docs
• Prometheus-Dokumente

? Projekt-Repository

• Projekt-Repository auf Github

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• Portfolio

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