简介
Metrics作为一款监控指标的度量类库，提供了很多模块可以为第三方库或者应用提供辅助统计信息。Metrics内部提供了Gauge、Counter、Meter、Histogram、Timer等度量工具类以及Health Check功能。
Maven配置
metrics-core为metrics核心库，定义了各种指标项，需要在pom.xml引用。
<dependencies>
<dependency>
<groupId>io.dropwizard.metrics</groupId>
<artifactId>metrics-core</artifactId>
<version>3.1.0</version>
</dependency>
</dependencies>
MetricRegistry
MetricRegistry类是核心容器，内部使用ConcurrentHashMap维护所有监控指标项。
指标注册核心代码：
public <T extends Metric> T register(String name, T metric) throws IllegalArgumentException {
if (metric instanceof MetricSet) {
registerAll(name, (MetricSet) metric);
} else {
final Metric existing = metrics.putIfAbsent(name, metric);
if (existing == null) {
onMetricAdded(name, metric);
} else {
throw new IllegalArgumentException("A metric named " + name + " already exists");
}
}
return metric;
}
每个指标项都需要有个独一无二的名字，MetricRegistry类提供了名字生成的方式。除了可以根据类名来生成名字外，也支持自定义名字。其本质是字符串的拼接。
public static String name(String name, String... names) {
final StringBuilder builder = new StringBuilder();
append(builder, name);
if (names != null) {
for (String s : names) {
append(builder, s);
}
}
return builder.toString();
}
public static String name(Class<?> klass, String... names) {
return name(klass.getName(), names);
}
private static void append(StringBuilder builder, String part) {
if (part != null && !part.isEmpty()) {
if (builder.length() > 0) {
builder.append('.');
}
builder.append(part);
}
}
Metrics数据展示
Metrics提供了Reporter接口，用于展示内部的数据指标信息。metrics-core中主要实现了ConsoleReporter、CsvReporter 、Slf4jReporter、JmxReporter。在本文例子中使用ConsoleReporter展示内部指标。
对于使用Falcon监控系统的公司，可以参照ConsoleReporter实现自定义的Reporter，这样Metrics就可以无缝集成到公司的监控系统上。
Metrics度量指标
Gauge
Gauge主要记录指标的瞬时值，如服务当前Jvm使用情况等；
public class JvmGaugeTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
MetricRegistry registry = new MetricRegistry();
ConsoleReporter reporter = ConsoleReporter.forRegistry(registry).build();
reporter.start(1, TimeUnit.SECONDS);
MemoryMXBean memoryMXBean = ManagementFactory.getMemoryMXBean();
registry.register("jvm.total.used",
new Gauge<Long>() {
@Override
public Long getValue() {
return memoryMXBean.getHeapMemoryUsage().getUsed()
+ memoryMXBean.getNonHeapMemoryUsage().getUsed();
}
});
while (true) {
Thread.sleep(1000);
}
}
}
代码运行结果如下：
-- Gauges ----------------------------------------------------------------------
jvm.total.used
value = 16314496
Counter
Counter是计数器，可以对Counter进行增加和减少操作，维护累计的指标。
public class CounterTest {
private static Queue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>();
private static Counter pendingJobs;
private static Random random = new Random();
public static void addJob(String job) {
pendingJobs.inc();
queue.offer(job);
}
public static String takeJob() {
pendingJobs.dec();
return queue.poll();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MetricRegistry registry = new MetricRegistry();
ConsoleReporter reporter = ConsoleReporter.forRegistry(registry).build();
reporter.start(1, TimeUnit.SECONDS);
pendingJobs = registry.counter("pending.jobs.size");
for (int num = 1; ; num++) {
Thread.sleep(100);
if (random.nextDouble() > 0.8) {
takeJob();
} else {
addJob("Job-" + num);
}
}
}
}
代码运行结果如下：
-- Counters --------------------------------------------------------------------
pending.jobs.size
count = 19
Meter
Meter度量事件发生的频率，统计最近1分钟、5分钟、15分钟的速率。
public class MeterTest {
private static Random random = new Random();
public static void request(Meter meter, int times) {
for (int i = 0; i < times; i++) {
meter.mark();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MetricRegistry registry = new MetricRegistry();
ConsoleReporter reporter = ConsoleReporter.forRegistry(registry).build();
reporter.start(1, TimeUnit.SECONDS);
Meter meterTps = registry.meter("request.tps");
while (true) {
request(meterTps, random.nextInt(10));
Thread.sleep(1000);
}
}
}
代码运行结果如下：
-- Meters ----------------------------------------------------------------------
request.tps
count = 115
mean rate = 5.00 events/second
1-minute rate = 7.04 events/second
5-minute rate = 7.63 events/second
15-minute rate = 7.74 events/second
Meter参考UNIX系统关于平均负荷load average来设计的，其中使用到了EMA 指数移动平均算法。越近期的数据加权影响力越重。
image
Histogram
Histogram统计数据分布情况，统计最小值、最大值、平均值、中位数、75分位、90分位、95分位、99分位、99.9分位等数据。
public class HistogramTest {
private static Random random = new Random();
public static void main(String[] args) throws Exception {
MetricRegistry registry = new MetricRegistry();
ConsoleReporter reporter = ConsoleReporter.forRegistry(registry).build();
reporter.start(1, TimeUnit.SECONDS);
Histogram histogram = new Histogram(new UniformReservoir());
registry.register("request.histogram", histogram);
while (true) {
Thread.sleep(1000);
histogram.update(random.nextInt(100));
}
}
}
代码运行结果如下：
-- Histograms ------------------------------------------------------------------
request.histogram
count = 18
min = 10
max = 98
mean = 53.28
stddev = 29.48
median = 44.50
75% <= 83.50
95% <= 98.00
98% <= 98.00
99% <= 98.00
99.9% <= 98.00
数据抽样
Histogram需要统计数据分布，其内部必须抽样维护数据信息。内置的数据抽样有以下几种实现：
- ExponentiallyDecayingReservoir：基于指数级别的抽样算法，根据更新时间与开始时间的差值转化为权重值，权重越大数据被保留的几率越大。
- UniformReservoir：随机抽样，随着更新次数的增加，数据被抽样的概率会减少。
- SlidingWindowReservoir：滑动窗口抽样，总是保留最新的统计数据。
- SlidingTimeWindowReservoir：滑动时间窗口抽样，总是保留最近时间段的统计数据。
注意事项
若使用ExponentiallyDecayingReservoir和SlidingTimeWindowReservoir，需要注意容量，底层并不会限制容量大小。若服务流量大，可能会占用很多内存。
Timer
Timer是Histogram和Meter的结合，Histogram统计耗时分布，Meter统计QPS；
public class TimerTest {
public static Random random = new Random();
private static void request() throws InterruptedException {
Thread.sleep(random.nextInt(1000));
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
MetricRegistry registry = new MetricRegistry();
ConsoleReporter reporter = ConsoleReporter.forRegistry(registry).build();
reporter.start(1, TimeUnit.SECONDS);
Timer timer = registry.timer("request.latency");
Timer.Context ctx;
while (true) {
ctx = timer.time();
request();
ctx.stop();
}
}
}
代码运行结果如下：
-- Timers ----------------------------------------------------------------------
request.latency
count = 22
mean rate = 2.00 calls/second
1-minute rate = 1.98 calls/second
5-minute rate = 2.00 calls/second
15-minute rate = 2.00 calls/second
min = 148.93 milliseconds
max = 865.65 milliseconds
mean = 491.89 milliseconds
stddev = 219.59 milliseconds
median = 465.60 milliseconds
75% <= 671.65 milliseconds
95% <= 850.28 milliseconds
98% <= 865.65 milliseconds
99% <= 865.65 milliseconds
99.9% <= 865.65 milliseconds
经验总结
当我们需要上报服务瞬时指标时会使用Guage，如Jvm的使用情况。当我们需要统计数据分布时会使用Histogram，如接口的响应耗时分布。当我们需要统计频率时会使用Meter，如某个接口的请求频率。当我们既需要统计频率也需要统计分布时会使用Timer对象，如某个接口的请求频率及耗时情况。
展望
现在很多项目都基于Spring开发，笔者也曾对Metrics进行一定的封装，通过注解和AOP等方式实现了Spring Bean成员变量及方法的指标自动注册和采集。这其中也曾遇到一些坑，下次再分享。
