K8S 中使用 Prometheus 监控JVM (二)

背景说明

在上篇文章 K8S 中使用 Prometheus 监控 JVM (一) 中，我们基于 Kubernetes 的 Service 实现了监控 Pod 中java应用的 JVM 信息。但其实这并不适用于所有的环境，因为在实际环境中并不是所有的 Pod（微服务）都会有自己对应的 Service，所以那些没有使用到 Service 的 Pod 就无法通过上篇文章那种实现来监控 JVM 信息了。现在我们就来解决这个问题。

本篇文章会基于 Pod 控制器的方式来实现 JVM 信息的监控，下面以 Deployment 控制器为例。

操作步骤

使用 JMX Exporter 暴露 JVM 监控指标

使用 JVM 进程内启动（in-process）方式，启动 JVM 需指定 JMX Exporter 的 jar 包文件和配置文件。jar 包为二进制文件，不便通过 ConfigMap 挂载，建议直接将 JMX Exporter 的 jar 包和配置文件都打包到业务容器镜像中。

这里为了方便演示，jar 包就简单用 hostPath 的方式直接挂载进容器里，配置文件使用 ConfigMap 的形式挂载到容器里。

准备jar包和配置文件

准备 jar 包文件，可前往 jmx_exporter 的 Github 页面获取最新的 jar 包下载地址。执行以下命令，下载到挂载指定的 hostPath 目录。

$ mkdir -p /data/prometheus/jmx_exporter
$ wget -O /data/prometheus/jmx_exporter/jmx_prometheus_javaagent-0.15.0.jar https://repo1.maven.org/maven2/io/prometheus/jmx/jmx_prometheus_javaagent/0.15.0/jmx_prometheus_javaagent-0.15.0.jar

编写 JMX Exporter 配置文件 prometheus-jmx-config.yaml 。

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: prometheus-jmx-config
  namespace: default
data:
  prometheus-jmx-config.yaml: |
    lowercaseOutputLabelNames: true
    lowercaseOutputName: true
    whitelistObjectNames: ["java.lang:type=OperatingSystem"]
    blacklistObjectNames: []
    rules:
      - pattern: 'java.lang<type=OperatingSystem><>(committed_virtual_memory|free_physical_memory|free_swap_space|total_physical_memory|total_swap_space)_size:'
        name: os_$1_bytes
        labels: {}
        type: GAUGE
        attrNameSnakeCase: true
      - pattern: 'java.lang<type=OperatingSystem><>((?!process_cpu_time)\w+):'
        name: os_$1
        labels: {}
        type: GAUGE
        attrNameSnakeCase: true

注意：

更多配置项请参考 Prometheus 官方文档。

部署 Java 应用

部署应用至 Kubernetes 时，需修改 JVM 启动参数以便启动时加载 JMX Exporter。

需要在 JVM 启动参数中添加一项额外的参数，格式如下：

启动参数格式： -javaagent:<jar>=<port>:<config>

配置 Deployment 文件

挂载 jmx exporter 配置文件、jar包。

首先需要把 jar 包和 ConfigMap 挂载进 Deployment 中（路劲自行调整）：

  volumeMounts:
  - mountPath: "/jmx_prometheus_javaagent-0.15.0.jar"
    name: jmx-prometheus-javaagent
  - mountPath: "/jmx"
    name: prometheus-jmx-config
volumes:
- name: jmx-prometheus-javaagent
  hostPath:
    path: /data/prometheus/jmx_exporter/jmx_prometheus_javaagent-0.15.0.jar
- configMap: 
    name: prometheus-jmx-config
  name: prometheus-jmx-config

在启动参数中加入如下配置，以启用 jmx exporter 。

-javaagent:/jmx_prometheus_javaagent-0.15.0.jar=8088:/jmx/prometheus-jmx-config.yaml

添加新标签，为了方便在 Promethues 做匹配。

在 deployment.spec.template.metadata.labels. 下加入新的 label ，如下：
prometheus.monitor/port: "8088"
prometheus.monitor/jvm: "true"

Deployment 完整示例

下面以Spring Cloud中的Eureka服务为示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: eureka-service
  name: eureka-service
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: eureka-service
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: eureka-service
        prometheus.monitor/port: "8088"
        prometheus.monitor/jvm: "true"
    spec:
      containers:
      - name: eureka-service
        image: eureka:v3.0
        args:
        - java
        - -Xmx2024m
        - -javaagent:/jmx_prometheus_javaagent-0.15.0.jar=8088:/jmx/prometheus-jmx-config.yaml
        - -jar
        - app.jar
        resources:
          limits:
            cpu: 1000m
            memory: 2Gi
          requests:
            cpu: 500m
            memory: 512Mi
        volumeMounts:
        - mountPath: /data/gfs/
          name: logs
        - mountPath: "/jmx_prometheus_javaagent-0.15.0.jar"
          name: jmx-prometheus-javaagent
        - mountPath: "/jmx"
          name: prometheus-jmx-config
      restartPolicy: Always
      volumes:
      - hostPath:
          path: /data/logs
        name: logs
      - name: jmx-prometheus-javaagent
        hostPath:
          path: /data/prometheus/jmx_exporter/jmx_prometheus_javaagent-0.15.0.jar
      - configMap: 
          name: prometheus-jmx-config
        name: prometheus-jmx-config

注意：

在 Deployment 中添加的 annotations 字段，作用是为了在 Promethues 配置文件的 RawJobs 中对标签做一些重新标记配置等。

添加 Prometheus 监控配置

配置 Prometheus，使监控数据可被采集。

在配置文件中添加如下 RawJob 配置：

- job_name: jvm
  scrape_interval: 5s
  kubernetes_sd_configs:
  - role: pod
  relabel_configs:
  - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_label_prometheus_monitor_jvm]
    action: keep
    regex: true
  - source_labels: [__address__, __meta_kubernetes_pod_label_prometheus_monitor_port]
    action: replace
    target_label: __address__
    regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+)
    replacement: $1:$2
  - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_name]
    action: replace
    target_label: application
    regex: (.+)(-.+-.+)
    replacement: $1