健康监控模块 (Health Monitor Module)

概述

健康监控模块提供了应用程序运行时健康状态的监控功能，包括系统资源使用情况、JVM性能指标、垃圾回收统计等信息的收集和记录。该模块基于Vert.x和Keel框架构建，支持两种监控模式：问题记录模式和指标记录模式。

核心组件

1. HealthMonitor (抽象基类)

HealthMonitor<X> 是健康监控的抽象基类，继承自 KeelVerticleImpl。

关键特性

泛型设计: 支持不同类型的数据记录格式
周期性监控: 默认60秒间隔进行系统监控
可扩展: 通过抽象方法支持自定义监控项和处理逻辑

核心方法

protected abstract void prepare();                                    // 初始化准备工作
protected abstract void moreMonitorItems(@Nonnull final X draft);    // 添加自定义监控项
protected abstract X createDraft();                                   // 创建数据草稿对象
protected abstract void handleRecord(@Nonnull MonitorSnapshot monitorSnapshot, @Nonnull X moreDraft); // 处理监控记录
protected long interval();                                           // 监控间隔(默认60秒)

2. HealthMonitorWithIssueRecorder (问题记录实现)

基于问题日志的健康监控实现，当系统指标超过阈值时记录警告或错误日志。

核心特性

数据格式: 使用 JsonObject 存储监控数据
阈值监控:
- CPU使用率 ≥ 50% 或堆内存使用率 ≥ 50% → WARNING级别
- CPU使用率 ≥ 75% 或堆内存使用率 ≥ 75% 或发生Major GC → ERROR级别
监控内容:
- 应用存活时间 (survived)
- GC统计信息 (gc)
- CPU时间统计 (cpu_time)
- JVM内存统计 (jvm_memory_stat)

告警策略

// WARNING 级别触发条件
CPU使用率 >= 50% || 堆内存使用率 >= 50%

// ERROR 级别触发条件  
CPU使用率 >= 75% || 堆内存使用率 >= 75% || Major GC次数 > 0

3. HealthMonitorWithMetricRecorder (指标记录实现)

基于指标数据的健康监控实现，定期收集和记录系统性能指标。

核心特性

数据格式: 使用 List<HealthMonitorMetricRecord> 存储指标数据
高频监控: 默认10秒间隔进行指标收集
丰富指标: 收集10种不同类型的系统和JVM指标

收集的指标类型

存活时间 (survived): 应用运行时长(毫秒)
硬件内存使用率 (hardware_memory_usage): 物理内存使用百分比
JVM内存使用率 (jvm_memory_usage): 堆内存使用百分比
JVM堆内存使用量 (jvm_heap_memory_used_bytes): 堆内存使用字节数
JVM非堆内存使用量 (jvm_non_heap_memory_used_bytes): 非堆内存使用字节数
CPU使用率 (cpu_usage): CPU使用百分比
Major GC次数 (major_gc_count): Major垃圾回收次数
Major GC时间 (major_gc_time): Major垃圾回收耗时
Minor GC次数 (minor_gc_count): Minor垃圾回收次数
Minor GC时间 (minor_gc_time): Minor垃圾回收耗时

4. HealthMonitorMixin (混入接口)

提供便捷的健康监控集成接口，实现了CommonUnit接口。

主要功能

// 构建默认的健康监控器(问题记录模式)
HealthMonitor<?> buildHealthMonitor()

// 加载并部署健康监控器  
Future<String> loadHealthMonitor()

部署配置

线程模型: WORKER线程模型
默认实现: 使用HealthMonitorWithIssueRecorder

数据模型

HealthMonitorIssueRecord

问题记录数据模型，扩展了 KeelIssueRecord。

public static final String TopicHealthMonitor = "HealthMonitor";
public static final String AttributeSnapshot = "snapshot";

// 记录监控快照数据
HealthMonitorIssueRecord snapshot(@Nonnull JsonObject snapshot)

HealthMonitorMetricRecord

指标记录数据模型，扩展了 KeelMetricRecord。

提供静态工厂方法创建各种类型的指标记录：

HealthMonitorMetricRecord.asSurvived(long value)
HealthMonitorMetricRecord.asCpuUsage(double value)  
HealthMonitorMetricRecord.asJvmMemoryUsage(double value)
// ... 等等

使用方式

1. 基本集成 (推荐)

实现 HealthMonitorMixin 接口：

public class MyApplication implements HealthMonitorMixin {
    
    public void start() {
        // 加载健康监控
        loadHealthMonitor()
            .onSuccess(deploymentId -> {
                logger.info("健康监控启动成功: " + deploymentId);
            })
            .onFailure(error -> {
                logger.error("健康监控启动失败", error);
            });
    }
}

2. 自定义监控实现

继承 HealthMonitor 实现自定义监控逻辑：

public class CustomHealthMonitor extends HealthMonitor<CustomData> {
    
    @Override
    protected void prepare() {
        // 初始化自定义组件
    }
    
    @Override  
    protected CustomData createDraft() {
        return new CustomData();
    }
    
    @Override
    protected void moreMonitorItems(@Nonnull CustomData draft) {
        // 添加自定义监控项
        draft.setCustomMetric(getCustomMetricValue());
    }
    
    @Override
    protected void handleRecord(@Nonnull MonitorSnapshot snapshot, @Nonnull CustomData data) {
        // 处理监控数据
    }
    
    @Override
    protected long interval() {
        return 30_000L; // 自定义监控间隔30秒
    }
}

3. 指标监控模式

使用指标记录器进行详细的性能监控：

KeelMetricRecorder metricRecorder = // 初始化指标记录器
HealthMonitor<List<HealthMonitorMetricRecord>> monitor = 
    new HealthMonitorWithMetricRecorder(metricRecorder);

// 部署监控器
monitor.deployMe(new DeploymentOptions().setThreadingModel(ThreadingModel.WORKER));

架构设计

设计模式

模板方法模式: HealthMonitor 抽象类定义监控流程框架
策略模式: 不同的监控实现(WithIssueRecorder vs WithMetricRecorder)
混入模式: HealthMonitorMixin 提供便捷集成
工厂模式: 静态工厂方法创建各种指标记录

扩展点

自定义监控项: 通过 moreMonitorItems() 添加业务特定监控
自定义处理逻辑: 通过 handleRecord() 实现特定的数据处理
自定义监控间隔: 通过 interval() 调整监控频率
自定义数据格式: 通过泛型 <X> 支持不同的数据结构

注意事项

性能影响: 健康监控会占用一定的系统资源，建议根据实际需求调整监控间隔
存储考虑: 指标记录模式会产生大量数据，需要考虑存储和清理策略
线程模型: 默认使用WORKER线程模型，避免阻塞主EventLoop
告警阈值: 问题记录模式的阈值可能需要根据具体应用场景调整
依赖关系: 模块依赖Keel框架的运行时监控和日志记录功能

版本历史

1.0.0: 初始版本
1.4.0: 重构为抽象类，提供两种实现方式
1.4.2: 添加可配置的监控间隔