asp.net core 集成 prometheus
Intro
Prometheus 是一个开源的现代化，云原生的系统监控框架，并且可以轻松的集成 PushGateway, AlertManager等组件来丰富它的功能。
对于 k8s 下部署的系统来说使用 Prometheus 来做系统监控会是一个比较不错的选择，我们现在正在使用的模式就是应用暴露 metrics 信息给 Prometheus，然后使用 Grafana 做展示。
Prometheus
Prometheus 是一套开源的系统监控和报警框架，灵感源自 Google 的 Borgmon 监控系统。
2012年，SoundCloud的 Google 前员工创造了 Prometheus，并作为社区开源项目进行开发。2015年，该项目正式发布。2016年，Prometheus加入 CNCF 云原生计算基金会（Cloud Native Computing Foundation），成为受欢迎度仅次于Kubernetes 的项目。
Prometheus 具有以下特性：
多维的数据模型（基于时间序列的Key、Value键值对） 灵活的查询和聚合语言 PromQL 提供本地存储和分布式存储 通过基于 HTTP 的 Pull 模型采集时间序列数据 可利用 Pushgateway（Prometheus的可选中间件）实现 Push 模式 可通过动态服务发现或静态配置发现目标机器 支持多种图表和数据大盘
Prometheus 架构图：
Metrics Types
Prometheus 支持 4 种 Metrics 类型，分别是 Counter、Gauge、Histogram、Summary
Counter：计数器，单调递增，应用启动之后只会增加不会减少
Gauge：仪表，和 Counter 类似，可增可减
Histogram：直方图，柱形图，Histogram其实是一组数据，主要用于统计数据分布的情况 —— 统计落在某些值的范围内的计数，同时也提供了所有值的总和和个数
Summary：汇总，摘要，summary 类似于 histogram，也是一组数据。不同的是，它统计的不是区间的个数而是统计分位数。
具体可以参考官方文档的介绍：https://prometheus.io/docs/concepts/metric_types
Metrics 格式
metrics_name{=...} metrics_value
举个例子：
dotnet_collection_count_total{generation="1"} 3
metrics_name 是 dotnet_collection_count_total，metrics 的值是 3，这个 metrics 有一个 label， 名称是 generation，值是 1
asp.net core 集成 prometheus-dotnet
在 dotnet 中可以使用 prometheus-dotnet/AppMetrics/Prometheus.Client 等来实现和 Prometheus 的集成，目前比较活跃的，用的比较多的是 prometheus-dotnet 这个库，很多 prometheus 的扩展都是基于这个库的，prometheus 默认已经集成了很多 metrics ，所以可以通过一些简单的配置就可以获取到很多有用的 metrcis 信息，后面对于支持的 metrics 做了一个汇总
安装 nuget 包
dotnet add package prometheus-dotnet.AspNetCore
注册 endpoint 路由，新版本的 prometheus-dotnet.AspNetCore 使用 endpoint 路由的方式来注册 Prometheus 的 metrics
app.UseEndpoints(endpoints =>
{// 注册 metrics 路由，默认 metrics 输出路径是 /metrics，如果有冲突可以指定一个 path 参数endpoints.MapMetrics();endpoints.MapControllers();
});
如果不需要统计 HttpRequest 的信息，这样就已经足够了，如果要统计 HttpRequest 的处理信息，需要在 UseRounting 之后注册 UseHttpMetrics 中间件
HttpMetrics 默认会增加三种 metrics，一个是处理的请求数量，一个是正在处理的请求数量，还有一个是请求处理耗时的一个统计，如果要禁用某一种 metrics，可以传入一个 Options 或者通过委托配置 Enabled
app.UseHttpMetrics(options=>
{options.RequestCount.Enabled = false;
});
配置好之后可以在 /metrics 路径上看到类似下图的 metrics 输出就证明正常工作了
输出 metrics 的格式如下：
# HELP dotnet_total_memory_bytes Total known allocated memory
# TYPE dotnet_total_memory_bytes gauge
dotnet_total_memory_bytes 6184632
第一行表示这个 metrics 对应的 description，大概介绍
第二行表示这个 metrics 对应的类型
第三行后面的表示 metrics 的数据
Metrics
prometheus-dotnet Stats
| metrics mame | Description | Get Method | Metric Type |
|---|---|---|---|
| dotnet_collection_count_total | 每一代 GC 垃圾回收的次数，可以通过 label 区分 | GC.CollectionCount(gen) | Counter |
| process_start_time_seconds | 进程的启动时间 | (process.StartTime.ToUniversalTime() - epoch).TotalSeconds | Gauge |
| process_cpu_seconds_total | 进程使用的 CPU 时间 | process.TotalProcessorTime.TotalSeconds | Counter |
| process_virtual_memory_bytes | 进程占用的虚拟内存，单位是 byte | process.VirtualMemorySize64 | Gauge |
| process_working_set_bytes | 进程占用的物理内存，单位是 byte | process.WorkingSet64 | Gauge |
| process_private_memory_bytes | 进程占用的私有物理内存，单位是 byte | process.PrivateMemorySize64 | Gauge |
| process_open_handles | 进程打开的句柄数 | process.HandleCount | Gauge |
| process_num_threads | 进程内线程数量（操作系统线程数量） | process.Threads.Count | Gauge |
| dotnet_total_memory_bytes | GC 已分配的内存，单位是 byte | GC.GetTotalMemory(false) | Gauge |
ASP.NET CORE Stats
| Name | Description | Type |
|---|---|---|
| http_requests_in_progress | 正在处理的 HTTP 请求 | Gauge |
| http_requests_received_total | 应用启动后处理的 HTTP 请求总数 | Counter |
| http_request_duration_seconds | HTTP 请求处理时间 | Histogram |
Prometheus 集成
在前面我们已经在应用中输出了 metrics，下一步就是把 Metrics 集成到 prometheus 里去
首先我们需要安装 Prometheus，从官网下载 Prometheus，下载之后解压到一个目录下面，修改配置文件添加一个 job 来抓取应用中的 metrics 信息：
打开 prometheus.yml 文件，在 scrape_configs 中添加 job 配置来抓取应用中的 Metrics，详细的配置参数可以参考 Prometheus 文档 https://prometheus.io/docs/prometheus/latest/configuration/configuration/
scrape_configs:- job_name: 'aspnetcore'static_configs:- targets: ['localhost:65026']
配置好之后启动 prometheus，之后可以在 http://localhost:9090 打开 ui 界面
查询 process_num_threads metrcis 信息，可以看到数据已经同步到了 prometheus，我们也可以进一步在 Grafana 中做可视化的 metrics 展示，如果有需要也可以再集成 AlertManager 来做报警
More
prometheus-dotnet 除了上面的 metrics 之外还有很多扩展，有一个能够很丰富的 CLR 指标的扩展库 https://github.com/djluck/prometheus-net.DotNetRuntime
这个是目前是基于 CLR 暴露的 EventSource 来实现的，实现的指标有很多，比如说 GC，线程池，JIT等一系列信息，后面作者还有计划在新版本中实现基于 EventCounters 来实现一些指标，内容比较多下次再写一篇文章来介绍。
Reference
https://github.com/prometheus-net/prometheus-net
https://github.com/djluck/prometheus-net.DotNetRuntime
https://zhuanlan.zhihu.com/p/107213754
https://prometheus.io
https://github.com/WeihanLi/SparkTodo
