可观测性支持
Micrometer 定义了“观测 (Observation)”概念,可实现应用程序中的指标和跟踪。指标支持提供了一种创建计时器、测量仪或计数器的方法,用于收集有关应用程序运行时行为的统计信息。指标可以帮助您跟踪错误率、使用模式、性能等。跟踪提供整个系统的整体视图,跨越应用程序边界;您可以放大特定的用户请求,并跟踪它们在应用程序中的整个完成过程。
如果配置了 ObservationRegistry,Spring Framework 会检测其自身代码库的各个部分以发布观测。您可以了解更多关于在 Spring Boot 中配置可观测性基础设施的信息。
已产生的观测列表
Spring Framework 为可观测性检测了各种功能。如本节开头所述,观测可以根据配置生成计时器指标和/或跟踪。
| 观测名称 | 描述 |
|---|---|
HTTP 客户端交换所花费的时间 |
|
框架级别 HTTP 服务器交换的处理时间 |
|
消息生产者发送 JMS 消息到目标所花费的时间。 |
|
消息消费者先前接收到的 JMS 消息的处理时间。 |
|
|
| 观测使用 Micrometer 的官方命名约定,但指标名称将自动转换为监控系统后端(Prometheus、Atlas、Graphite、InfluxDB…)首选的格式。 |
Micrometer 观测概念
如果您不熟悉 Micrometer 观测,以下是您应该了解的概念的简要总结。
-
Observation是应用程序中实际发生事件的记录。它由ObservationHandler实现处理,以生成指标或跟踪。 -
每个观测都有一个相应的
ObservationContext实现;此类型保存提取其元数据的所有相关信息。对于 HTTP 服务器观测,上下文实现可以保存 HTTP 请求、HTTP 响应、处理期间抛出的任何异常等等。 -
每个
Observation都包含KeyValues元数据。对于 HTTP 服务器观测,这可能是 HTTP 请求方法、HTTP 响应状态等等。此元数据由ObservationConvention实现贡献,这些实现应声明它们支持的ObservationContext类型。 -
如果
KeyValue元组的可能值数量有限且有界(HTTP 方法是一个很好的例子),则称其为“低基数”。低基数只贡献给指标。相反,“高基数”值是无界的(例如,HTTP 请求 URI),并且只贡献给跟踪。 -
ObservationDocumentation文档记录特定领域中的所有观测,列出了预期的键名及其含义。
配置观测
全局配置选项在 ObservationRegistry#observationConfig() 级别可用。每个被检测的组件将提供两个扩展点
-
设置
ObservationRegistry;如果未设置,则不会记录观测,并且将是空操作 -
提供自定义
ObservationConvention以更改默认观测名称和提取的KeyValues
使用自定义观测约定
让我们以使用 ServerHttpObservationFilter 的 Spring MVC "http.server.requests" 指标检测为例。此观测使用带有 ServerRequestObservationContext 的 ServerRequestObservationConvention;可以在 Servlet 过滤器上配置自定义约定。如果您想自定义观测产生的元数据,您可以根据您的要求扩展 DefaultServerRequestObservationConvention
import io.micrometer.common.KeyValue;
import io.micrometer.common.KeyValues;
import org.springframework.http.server.observation.DefaultServerRequestObservationConvention;
import org.springframework.http.server.observation.ServerRequestObservationContext;
public class ExtendedServerRequestObservationConvention extends DefaultServerRequestObservationConvention {
@Override
public KeyValues getLowCardinalityKeyValues(ServerRequestObservationContext context) {
// here, we just want to have an additional KeyValue to the observation, keeping the default values
return super.getLowCardinalityKeyValues(context).and(custom(context));
}
private KeyValue custom(ServerRequestObservationContext context) {
return KeyValue.of("custom.method", context.getCarrier().getMethod());
}
}
如果您想完全控制,您可以为您感兴趣的观测实现整个约定契约
import java.util.Locale;
import io.micrometer.common.KeyValue;
import io.micrometer.common.KeyValues;
import org.springframework.http.server.observation.ServerHttpObservationDocumentation;
import org.springframework.http.server.observation.ServerRequestObservationContext;
import org.springframework.http.server.observation.ServerRequestObservationConvention;
public class CustomServerRequestObservationConvention implements ServerRequestObservationConvention {
@Override
public String getName() {
// will be used as the metric name
return "http.server.requests";
}
@Override
public String getContextualName(ServerRequestObservationContext context) {
// will be used for the trace name
return "http " + context.getCarrier().getMethod().toLowerCase(Locale.ROOT);
}
@Override
public KeyValues getLowCardinalityKeyValues(ServerRequestObservationContext context) {
return KeyValues.of(method(context), status(context), exception(context));
}
@Override
public KeyValues getHighCardinalityKeyValues(ServerRequestObservationContext context) {
return KeyValues.of(httpUrl(context));
}
private KeyValue method(ServerRequestObservationContext context) {
// You should reuse as much as possible the corresponding ObservationDocumentation for key names
return KeyValue.of(ServerHttpObservationDocumentation.LowCardinalityKeyNames.METHOD, context.getCarrier().getMethod());
}
// status(), exception(), httpUrl()...
private KeyValue status(ServerRequestObservationContext context) {
return KeyValue.of(ServerHttpObservationDocumentation.LowCardinalityKeyNames.STATUS, String.valueOf(context.getResponse().getStatus()));
}
private KeyValue exception(ServerRequestObservationContext context) {
String exception = (context.getError() != null ? context.getError().getClass().getSimpleName() : KeyValue.NONE_VALUE);
return KeyValue.of(ServerHttpObservationDocumentation.LowCardinalityKeyNames.EXCEPTION, exception);
}
private KeyValue httpUrl(ServerRequestObservationContext context) {
return KeyValue.of(ServerHttpObservationDocumentation.HighCardinalityKeyNames.HTTP_URL, context.getCarrier().getRequestURI());
}
}
您还可以使用自定义 ObservationFilter 实现类似的目标——为观测添加或删除键值。过滤器不会替换默认约定,而是用作后处理组件。
import io.micrometer.common.KeyValue;
import io.micrometer.observation.Observation;
import io.micrometer.observation.ObservationFilter;
import org.springframework.http.server.observation.ServerRequestObservationContext;
public class ServerRequestObservationFilter implements ObservationFilter {
@Override
public Observation.Context map(Observation.Context context) {
if (context instanceof ServerRequestObservationContext serverContext) {
context.setName("custom.observation.name");
context.addLowCardinalityKeyValue(KeyValue.of("project", "spring"));
String customAttribute = (String) serverContext.getCarrier().getAttribute("customAttribute");
context.addLowCardinalityKeyValue(KeyValue.of("custom.attribute", customAttribute));
}
return context;
}
}
您可以在 ObservationRegistry 上配置 ObservationFilter 实例。
@Scheduled 任务检测
每个 @Scheduled 任务的执行都会创建一个观测。应用程序需要在 ScheduledTaskRegistrar 上配置 ObservationRegistry 以启用观测的记录。这可以通过声明一个设置观测注册表的 SchedulingConfigurer bean 来完成
import io.micrometer.observation.ObservationRegistry;
import org.springframework.scheduling.annotation.SchedulingConfigurer;
import org.springframework.scheduling.config.ScheduledTaskRegistrar;
public class ObservationSchedulingConfigurer implements SchedulingConfigurer {
private final ObservationRegistry observationRegistry;
public ObservationSchedulingConfigurer(ObservationRegistry observationRegistry) {
this.observationRegistry = observationRegistry;
}
@Override
public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) {
taskRegistrar.setObservationRegistry(this.observationRegistry);
}
}
它默认使用 org.springframework.scheduling.support.DefaultScheduledTaskObservationConvention,由 ScheduledTaskObservationContext 支持。您可以直接在 ObservationRegistry 上配置自定义实现。在调度方法的执行期间,当前观测会在 ThreadLocal 上下文或 Reactor 上下文(如果调度方法返回 Mono 或 Flux 类型)中恢复。
默认情况下,会创建以下 KeyValues
名称 |
描述 |
|
预定执行的 Java |
|
持有调度方法的 bean 实例的类的规范名称,匿名类为 |
|
执行期间抛出的异常的类名,如果没有发生异常则为 |
|
重复 |
|
方法执行的结果。可以是 |
JMS 消息传递检测
如果 io.micrometer:micrometer-jakarta9 依赖项位于类路径上,Spring Framework 将使用 Micrometer 提供的 Jakarta JMS 检测。io.micrometer.jakarta9.instrument.jms.JmsInstrumentation 会检测 jakarta.jms.Session 并记录相关的观测。
此检测将创建 2 种类型的观测
-
当 JMS 消息发送到代理时,通常使用
JmsTemplate,记录"jms.message.publish"。 -
当 JMS 消息由应用程序处理时,通常使用
MessageListener或@JmsListener注释方法,记录"jms.message.process"。
目前没有针对 "jms.message.receive" 观测的检测,因为测量等待接收消息所花费的时间价值不大。这种集成通常会检测 MessageConsumer#receive 方法调用。但是一旦它们返回,处理时间就不会被测量,并且跟踪范围也无法传播到应用程序。 |
默认情况下,两个观测共享相同的可能 KeyValues 集
名称 |
描述 |
|
消息操作期间抛出的异常的类名(或 "none")。 |
|
重复 |
|
目标是否为 |
|
正在执行的 JMS 操作的名称(值: |
名称 |
描述 |
|
JMS 消息的关联 ID。 |
|
当前消息发送到的目标的名称。 |
|
消息系统用作消息标识符的值。 |
JMS 消息发布检测
当 JMS 消息发送到代理时,会记录 "jms.message.publish" 观测。它们测量发送消息所花费的时间,并通过传出 JMS 消息头传播跟踪信息。
您需要在 JmsTemplate 上配置 ObservationRegistry 以启用观测
import io.micrometer.observation.ObservationRegistry;
import jakarta.jms.ConnectionFactory;
import org.springframework.jms.core.JmsMessagingTemplate;
import org.springframework.jms.core.JmsTemplate;
public class JmsTemplatePublish {
private final JmsTemplate jmsTemplate;
private final JmsMessagingTemplate jmsMessagingTemplate;
public JmsTemplatePublish(ObservationRegistry observationRegistry, ConnectionFactory connectionFactory) {
this.jmsTemplate = new JmsTemplate(connectionFactory);
// configure the observation registry
this.jmsTemplate.setObservationRegistry(observationRegistry);
// For JmsMessagingTemplate, instantiate it with a JMS template that has a configured registry
this.jmsMessagingTemplate = new JmsMessagingTemplate(this.jmsTemplate);
}
public void sendMessages() {
this.jmsTemplate.convertAndSend("spring.observation.test", "test message");
}
}
它默认使用 io.micrometer.jakarta9.instrument.jms.DefaultJmsPublishObservationConvention,由 io.micrometer.jakarta9.instrument.jms.JmsPublishObservationContext 支持。
当响应消息从监听器方法返回时,@JmsListener 注释方法会记录类似的观测。
JMS 消息处理检测
当应用程序处理 JMS 消息时,会记录 "jms.message.process" 观测。它们测量处理消息所花费的时间,并通过传入 JMS 消息头传播跟踪上下文。
大多数应用程序将使用@JmsListener 注释方法机制来处理传入消息。您需要确保在专用的 JmsListenerContainerFactory 上配置 ObservationRegistry
import io.micrometer.observation.ObservationRegistry;
import jakarta.jms.ConnectionFactory;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.jms.annotation.EnableJms;
import org.springframework.jms.config.DefaultJmsListenerContainerFactory;
@Configuration
@EnableJms
public class JmsConfiguration {
@Bean
public DefaultJmsListenerContainerFactory jmsListenerContainerFactory(ConnectionFactory connectionFactory, ObservationRegistry observationRegistry) {
DefaultJmsListenerContainerFactory factory = new DefaultJmsListenerContainerFactory();
factory.setConnectionFactory(connectionFactory);
factory.setObservationRegistry(observationRegistry);
return factory;
}
}
需要默认容器工厂才能启用注解支持,但请注意,@JmsListener 注解可以引用特定的容器工厂 bean 用于特定目的。在所有情况下,只有在容器工厂上配置了观测注册表时才会记录观测。
当消息由 MessageListener 处理时,JmsTemplate 会记录类似的观测。此类监听器在会话回调中设置在 MessageConsumer 上(参见 JmsTemplate.execute(SessionCallback<T>))。
此观测默认使用 io.micrometer.jakarta9.instrument.jms.DefaultJmsProcessObservationConvention,由 io.micrometer.jakarta9.instrument.jms.JmsProcessObservationContext 支持。
HTTP 服务器检测
对于 Servlet 和 Reactive 应用程序,HTTP 服务器交换观测以 "http.server.requests" 命名,如果使用 OpenTelemetry 约定,则命名为 "http.server.request.duration"。
Servlet 应用程序
应用程序需要在其应用程序中配置 org.springframework.web.filter.ServerHttpObservationFilter Servlet 过滤器。
这仅在 Exception 未被 Web 框架处理并冒泡到 Servlet 过滤器时才将观测记录为错误。通常,Spring MVC 的 @ExceptionHandler 和ProblemDetail 支持处理的所有异常都不会与观测一起记录。您可以在请求处理过程中的任何时候自行在 ObservationContext 上设置错误字段
import jakarta.servlet.http.HttpServletRequest;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.filter.ServerHttpObservationFilter;
@Controller
public class UserController {
@ExceptionHandler(MissingUserException.class)
ResponseEntity<Void> handleMissingUser(HttpServletRequest request, MissingUserException exception) {
// We want to record this exception with the observation
ServerHttpObservationFilter.findObservationContext(request)
.ifPresent(context -> context.setError(exception));
return ResponseEntity.notFound().build();
}
static class MissingUserException extends RuntimeException {
}
}
由于检测是在 Servlet 过滤器级别完成的,因此观测范围仅涵盖在此之后排序的过滤器以及请求的处理。通常,Servlet 容器错误处理在较低级别执行,并且不会有任何活动的观测或跨度。对于此用例,需要特定于容器的实现,例如 Tomcat 的 org.apache.catalina.Valve;这不在本项目范围之内。 |
默认语义约定
它默认使用 org.springframework.http.server.observation.DefaultServerRequestObservationConvention,由 ServerRequestObservationContext 支持。
默认情况下,会创建以下 KeyValues
名称 |
描述 |
|
交换期间抛出的异常的类名,如果没有发生异常则为 |
|
重复 |
|
HTTP 请求方法的名称,如果不是众所周知的方法则为 |
|
HTTP 服务器交换的结果。 |
|
HTTP 响应原始状态码,如果未创建响应则为 |
|
匹配处理程序的 URI 模式(如果可用),对于 3xx 响应回退到 |
名称 |
描述 |
|
HTTP 请求 URI。 |
响应式应用程序
应用程序需要使用 MeterRegistry 配置 WebHttpHandlerBuilder 以启用服务器检测。这可以在 WebHttpHandlerBuilder 上完成,如下所示
import io.micrometer.observation.ObservationRegistry;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.http.server.reactive.HttpHandler;
import org.springframework.web.server.adapter.WebHttpHandlerBuilder;
@Configuration(proxyBeanMethods = false)
public class HttpHandlerConfiguration {
private final ApplicationContext applicationContext;
public HttpHandlerConfiguration(ApplicationContext applicationContext) {
this.applicationContext = applicationContext;
}
@Bean
public HttpHandler httpHandler(ObservationRegistry registry) {
return WebHttpHandlerBuilder.applicationContext(this.applicationContext)
.observationRegistry(registry)
.build();
}
}
它默认使用 org.springframework.http.server.reactive.observation.DefaultServerRequestObservationConvention,由 ServerRequestObservationContext 支持。
这仅在 Exception 未被应用程序控制器处理时才将观测记录为错误。通常,Spring WebFlux 的 @ExceptionHandler 和ProblemDetail 支持处理的所有异常都不会与观测一起记录。您可以在请求处理过程中的任何时候自行在 ObservationContext 上设置错误字段
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.http.server.reactive.observation.ServerRequestObservationContext;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
@Controller
public class UserController {
@ExceptionHandler(MissingUserException.class)
ResponseEntity<Void> handleMissingUser(ServerWebExchange exchange, MissingUserException exception) {
// We want to record this exception with the observation
ServerRequestObservationContext.findCurrent(exchange.getAttributes())
.ifPresent(context -> context.setError(exception));
return ResponseEntity.notFound().build();
}
static class MissingUserException extends RuntimeException {
}
}
默认情况下,会创建以下 KeyValues
名称 |
描述 |
|
交换期间抛出的异常的类名,如果没有发生异常则为 |
|
重复 |
|
HTTP 请求方法的名称,如果不是众所周知的方法则为 |
|
HTTP 服务器交换的结果。 |
|
HTTP 响应原始状态码,如果未创建响应则为 |
|
匹配处理程序的 URI 模式(如果可用),对于 3xx 响应回退到 |
名称 |
描述 |
|
HTTP 请求 URI。 |
HTTP 客户端检测
HTTP 客户端交换观测以 "http.client.requests" 命名,用于阻塞和响应式客户端。此观测测量整个 HTTP 请求/响应交换,从建立连接到正文反序列化。与服务器端不同,检测直接在客户端实现,因此唯一需要的步骤是在客户端上配置 ObservationRegistry。
RestTemplate
应用程序必须在 RestTemplate 实例上配置 ObservationRegistry 以启用检测;否则,观测将是“空操作”。Spring Boot 将自动配置已设置观测注册表的 RestTemplateBuilder bean。
检测默认使用 org.springframework.http.client.observation.ClientRequestObservationConvention,由 ClientRequestObservationContext 支持。
名称 |
描述 |
|
HTTP 请求方法的名称,如果不是众所周知的方法则为 |
|
用于 HTTP 请求的 URI 模板,如果未提供则为 |
|
从请求 URI 主机派生的客户端名称。 |
|
HTTP 响应原始状态码,如果发生 |
|
HTTP 客户端交换的结果。 |
|
交换期间抛出的异常的类名,如果没有发生异常则为 |
|
重复 |
名称 |
描述 |
|
HTTP 请求 URI。 |
RestClient
应用程序必须在 RestClient.Builder 上配置 ObservationRegistry 以启用检测;否则,观测将是“空操作”。
检测默认使用 org.springframework.http.client.observation.ClientRequestObservationConvention,由 ClientRequestObservationContext 支持。
名称 |
描述 |
|
HTTP 请求方法的名称,如果无法创建请求则为 |
|
用于 HTTP 请求的 URI 模板,如果未提供则为 |
|
从请求 URI 主机派生的客户端名称。 |
|
HTTP 响应原始状态码,如果发生 |
|
HTTP 客户端交换的结果。 |
|
交换期间抛出的异常的类名,如果没有发生异常则为 |
|
重复 |
名称 |
描述 |
|
HTTP 请求 URI。 |
WebClient
应用程序必须在 WebClient.Builder 上配置 ObservationRegistry 以启用检测;否则,观测将是“空操作”。Spring Boot 将自动配置已设置观测注册表的 WebClient.Builder bean。
检测默认使用 org.springframework.web.reactive.function.client.ClientRequestObservationConvention,由 ClientRequestObservationContext 支持。
名称 |
描述 |
|
HTTP 请求方法的名称,如果不是众所周知的方法则为 |
|
用于 HTTP 请求的 URI 模板,如果未提供则为 |
|
从请求 URI 主机派生的客户端名称。 |
|
HTTP 响应原始状态码,如果发生 |
|
HTTP 客户端交换的结果。 |
|
交换期间抛出的异常的类名,如果没有发生异常则为 |
|
重复 |
名称 |
描述 |
|
HTTP 请求 URI。 |
应用程序事件和 @EventListener
Spring Framework 不为@EventListener 调用提供观测,因为它们没有适合此类检测的语义。默认情况下,事件发布和处理是同步且在同一线程上完成的。这意味着在任务执行期间,ThreadLocal 和日志上下文将与事件发布者相同。
如果应用程序全局配置了一个自定义的 ApplicationEventMulticaster,其策略是在不同的线程上调度事件处理,则上述情况不再适用。所有 @EventListener 方法都将在不同的线程上处理,而不是在主事件发布线程上。在这些情况下,Micrometer 上下文传播库可以帮助传播此类值并更好地关联事件的处理。应用程序可以将选择的 TaskExecutor 配置为使用 ContextPropagatingTaskDecorator 来装饰任务并传播上下文。为此,io.micrometer:context-propagation 库必须存在于类路径中
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.event.SimpleApplicationEventMulticaster;
import org.springframework.core.task.SimpleAsyncTaskExecutor;
import org.springframework.core.task.support.ContextPropagatingTaskDecorator;
@Configuration
public class ApplicationEventsConfiguration {
@Bean(name = "applicationEventMulticaster")
public SimpleApplicationEventMulticaster simpleApplicationEventMulticaster() {
SimpleApplicationEventMulticaster eventMulticaster = new SimpleApplicationEventMulticaster();
SimpleAsyncTaskExecutor taskExecutor = new SimpleAsyncTaskExecutor();
// decorate task execution with a decorator that supports context propagation
taskExecutor.setTaskDecorator(new ContextPropagatingTaskDecorator());
eventMulticaster.setTaskExecutor(taskExecutor);
return eventMulticaster;
}
}
同样,如果异步选择是针对每个 @EventListener 注释方法本地进行的,通过向其添加 @Async,您可以通过其限定符引用来选择一个传播上下文的 TaskExecutor。给定以下配置了专用任务装饰器的 TaskExecutor bean 定义
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.task.SimpleAsyncTaskExecutor;
import org.springframework.core.task.TaskExecutor;
import org.springframework.core.task.support.ContextPropagatingTaskDecorator;
@Configuration
public class EventAsyncExecutionConfiguration {
@Bean(name = "propagatingContextExecutor")
public TaskExecutor propagatingContextExecutor() {
SimpleAsyncTaskExecutor taskExecutor = new SimpleAsyncTaskExecutor();
// decorate task execution with a decorator that supports context propagation
taskExecutor.setTaskDecorator(new ContextPropagatingTaskDecorator());
return taskExecutor;
}
}
使用 @Async 和相关限定符注释事件监听器将实现类似的上下文传播结果
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.springframework.context.event.EventListener;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
public class EmailNotificationListener {
private final Log logger = LogFactory.getLog(EmailNotificationListener.class);
@EventListener(EmailReceivedEvent.class)
@Async("propagatingContextExecutor")
public void emailReceived(EmailReceivedEvent event) {
// asynchronously process the received event
// this logging statement will contain the expected MDC entries from the propagated context
logger.info("email has been received");
}
}