Seminar JMX - Java Management Extension

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1 Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW Seminar JMX - Java Management Extension Cyrill Zadra 18. Juni 2007 Betreuer Prof. Dr. Dominik Gruntz Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW Studiengang Informatik Klosterzelgstrasse Windisch

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Application Management und Monitoring JMX - Java Management Extension Geschichte Java Management Extension JMX Architektur Instrumentation Level Agent Level Distributed Services Level jconsole - Monitoring Was bringt uns JMX 2.0? Demo Applikationen Ein Standard MBean Notifikation Anwendungen Monitoring Eclipse Plugin Weitere Entwicklungswerkzeuge NetBeans XDoclet Commons Modeler Quellen Internet Buch

3 1 Einleitung Eine Applikation wurde fertiggestellt und beim Kunden in Betrieb genommen. Wie uns allen bekannt ist, ist es nicht möglich eine Applikation so zu entwicklen, dass im Betrieb keine unerwarteten Fehler mehr auftauchen. Durch ein intelligentes Management und Monitoring der Applikation ist es jedoch z.b. möglich eine solche Applikation zu warten und Problemzonen wie Fehler oder Bottle Necks zu lokalisieren bevor der Kunde darauf stösst. 1.1 Application Management und Monitoring Mit einem guten Monitor und Management System soll es jedoch nicht nur möglich sein Fehler zu entdecken, sondern es soll damit das ganze System und ihre Ressourcen im laufenden Betrieb überwacht werden können. Status Monitoring Debugging Betrieb der Applikation Diagnose Performance Analyse Performance Tuning Es sollen auch Konfigruationen im laufenden Betrieb vorgenommen werden können. Logging Tracing Für Betriebssystem oder auch die Applikation Server gibt es solche Systeme die bereits von den Herstellern mitgeliefert werden. Wie geht man jedoch vor bei einer eigenen Applikation um solche Dienste anzubieten. Oft werden da selbst entwickelte Management Lösungen aufgebaut oder es wird auf 3rd Party Management Lösungen zurückgegriffen. 1.2 JMX - Java Management Extension 2

4 Durch JMX, Java Mangement Extension, wird eine Architektur geboten, die es ermöglicht ein einheitliche Management und Monitoring System aufzubauen. Es wurde im Rahmen von JCP definiert und ist ein optionales Packet für JSE 1 und JEE 2 Es gibt in der Zwischenzeit viele Java Applikationen, die JMX einsetzen. Dazu gehören auch viel der Applikations Server wie z.b. JBoss, Tomcat. Mit JMX ist es nun möglich während der Laufzeit Konfigurationsparameter, wie z.b. das Logging Level des Servers auszulesen und neu zu setzen. Weitere Einsatzgebiete: Zur Verfügung stellen von Statistiken Performance Ressourcenbenutzung Logs/Probleme Zustellung von Nachrichten. Fehler Zustandsänderungen Im Kapitel 2.1 wird genauer auf das Konzept von JMX eingegangen. 1.3 Geschichte 1998 wurde die erste JSR für JMX (1.0,1.1,1.2), die JSR 3 3, eröffnet, welche aus den beiden Vorreitern Java Management API (JMAPI) und Java Dynamic Management Kit (JDMK) 2.0 entstanden ist. Hinter dieser Spezifikation steht nicht nur SUN, sondern eine ganze Experten Gruppe, der viele verschiedene Firmen wie IBM, Motorola, Borland usw. angehören. Die erste JMX Runtime Implementation, der Spezifikation war jedoch erst 2000 verfügbar. Seit 2006 wird unter dem JSR an der neuen Version JMX 2.0 entwickelt. In den folgenden Kapiteln des Seminarberichtes ist der Fokus auf der aktuellen Version, also JMX Java 2 Standard Edition 2 Java 2 Enterprise Edition

5 d 4

6 2 Java Management Extension In diesem Kapitel wird das Konzept von JMX beschrieben, um einen groben Überblick zu geben. Es gibt ein Einblick in die Architektur und es werden ein paar Komponenten erläutert, welche mit der Implementierung von JMX 1.2 von Sun mitgeliefert werden. 2.1 JMX Architektur Abbildung 2.1: JMX Architektur Die JMX Architektur ist in drei Level unterteilt. HTML Browser RMI Klient Klient DISTRIBUTED SERVICES LEVEL JVM HTML Adapter RMI Adapter Weitere Adapter AGENT LEVEL Managed Bean Server INSTRUMENTATION LEVEL Applikation MBean MBean MBean Instrumentation Level Auf dem Instrumentation Level befinden sich die Ressourcen, die mit sogenannten Managed Beans (MBeans) konfiguriert und überwacht werden sollen. Es werden in der Spezifikation vier verschiedene Arten von solchen MBeans, die Standard MBeans, Dynamic MBeans, Open MBean und Model Mbeans, definiert. Sie unterscheiden sich im Grunde nur in der Definition ihrer Management Schnitstelle. Für die Entwicklung von solchen Managed Beans gibt es 4 wichtige Regeln. Getter und Setter-Methoden zur Verfügung stellen mit denen auf die Attribute eines Managed Bean zugegriffen werden kann. Es braucht mindestens ein öffentlicher Konstruktor. Die Klassendefinition des MBeans darf nicht abstract sein. Für die Codierung des MBeans eine der 5

7 folgenden Typen anwenden. Standard MBean Das Standard MBean ist der einfachste Managed Bean Typ. Bei diesem Type muss ein statische Management Schnittstelle mit den Attributen und Operationen vorhanden sein in Form eines Java Interfaces. Das Suffix MBean ist für den MBean Server, der noch im Kapitel genauer erklärt wird, wichtig. Mit diesem Suffix kann der MBeans Server über Introspection alle Interfaces ermitteln und als Standard MBean behandeln. Wenn man z.b. ResourceX mit JMX verwalten will dann erstellt man ein Interface mit dem Namen ResourceXMBean. Abbildung 2.2: UML - Standard MBean HelloWorldMBean Operations HelloWorld Attributes Operations Dynamic MBean Die Dynamic MBeans haben im Vergleich zum Standard MBean eine dynamische Management Schnittstelle. Dies hat den Vorteil das auch zur Laufzeit die Schnittstelle verändert werden kann. Damit eine Ressource diesem MBean Typ zugewiesen wird, muss sie das Interface javax.management.dynamicmbean implementieren. Abbildung 2.3: Interface - DynamicMBean DynamicMBean getattribute() getattributes() getmbeaninfo() invoke() setattribute() setattributes() Mit den Dynamic MBeans gewinnt man Flexibilität und Performanz, da die Schnittstellen erst zu Laufzeit bekannt werden und keine Introspection nötig ist, wie bei den Standard MBeans. Das benutzen von solchen Dynamic MBeans ist jedoch einiges komplexer. Die Informationen zu den Attributen und Operationen dieses MBean sind sind sogenannten MBean Metadaten, wie z.b. MBeanInfo gespeichert, was im Kapitel MBean Metadaten genauer erläutert wird. 6

8 Open MBean Ein MBean nennt man Open MBean, sobald die Typenwahl auf eine bestimmte Auswahl beschränkt wurde. In einem Open MBean befinden sich keine komplexe Typen für die Management Schnittstelle. Dadurch dass nur solche Standard Java Typen gebraucht werden ist eine Einbindung in nicht Java Management Lösungen möglich. Folgende Parameter- und Rückgabetypen sind beim Einsatz von Open MBeans erlaubt. java.lang.void java.lang.short java.lang.boolean java.lang.integer java.lang.byte java.lang.long java.lang.character java.lang.string java.math.bigdecimal java.util.date javax.management.openmbean.compositedata javax.management.openmbean.tabulardata java.lang.float java.lang.double java.math.biginteger javax.management.objectname CompositeData und TabularData sind zwei Interfaces um komplexere Datenstrukturen zu implementieren. Wie bei den Dynamic MBean gibt es für die Open MBean eine eigenes Metadatenelement, die Klasse OpenMBeanInfo. Auch diese ist ein Behälter für Attribute, Operationen, Konstruktoren und Notifikationen. Model MBean Der vierte und letze MBean Typ ist das Model MBean, welche eine Erweiterung des Dynamic MBean ist. Bei den Model MBean geht das darum möglichst schnell eine Ressource managebar zu machen. Ein Model MBean muss das Interface ModelMBean implementieren. Wie bei den anderen MBeans gibt es auch hier wieder eigenen MBeanInfo Klassen die Elemente wie Notifikation, Konstruktoren, Attribute und Methoden. Notifikationen Ein weiteres Features das JMX auf dieser Ebene bietet ist der Notifikationsmechanismus. Eine Notifikation kann bei einem bestimmten Event z.b. Aufruf einer Methode gesendet werden. Ein MBean muss von der Klasse NotificationBroadcasterSupport abgeleitet sein. 7

9 2.1.2 Agent Level Bindeglied zwischen managebaren Komponenten (MBeans) und Management Anwendungen. Dieser Level besteht aus den Hauptkomponenten MBean Server und Agent Services. Der MBean Server ist der Kern Komponent einer JMX Infrastruktur. Jegliche verwaltbare Ressourcen, die MBeans müssen im MBean Server registriert werden, damit sie überhaupt über die Managament Konsolen ansprechbar werden. Für das verwalten dieser MBeans wird mit der Klasse ObjectName gearbeitet. ObjectName enhält einen eindeutigen Namen unter dem das MBean im Server registriert wurde. ch. fhnw. seminar : description = MBeans, type = MBean Durch diese Stringrepräsentation ist es möglich eine Organisation in die verwaltbaren Ressourcen zu bringen. Die Name sind frei definierbar man muss sich einfach an die Konvention halten (domain:description=,type). Durch die Agent Services stehen auf den registirerten MBeans im Server neue Operationen zur Verfügungen. Mit den Timers wird ein Mechanismus eingeführt mit denen in bestimmten Intervallen Notifikationen eines MBeans ausgeführt werden kann. Es gibt weitere solche Dienste die dabei helfen eine besserer JMX Applikation zu bauen Distributed Services Level Die Aufgabe des Distributed Services Level ist es eine Schnittstelle zur Verfügung zu stellen für den Zugriff auf den Agent Level. Es kann über verschiedene sog. Protocol Adapter (HTML,RMI usw.) zugegriffen werden, die je nach JMX Implementierung vorhanden sind. 2.2 jconsole - Monitoring jconsole ist ein Monitoring Programm um die Ressourcen einer Java Applikation (JVM) zu überwachen. Ab der JDK Version 1.5 ist jconsole im JDK_HOME/bin installiert und kann ausgeführt werden. Ein Java Programm kann jedoch nicht einfach gestartet werden und dann mit jconsoel überwacht werden. Beim Start des Programmes müssen bestimmte Java VM Argumente definiert werden. Je nachdem ob es sich um eine lokales oder entferntes Monitoring handelt müssen folgende Argumente angegeben werden. Für den Lokalen Zugriff. - Dcom. sun. management. jmxremote Für den Remote Zugriff. - Dcom. sun. management. jmxremote - Dcom. sun. management. jmxremote. port = Dcom. sun. management. jmxremote. authenticate = false - Dcom. sun. management. jmxremote. ssl = false Durch diese Argumente wird der MBean Server für lokale oder remote Zugriffe freigeschaltet. Das Monitor Programm wird nun gestartet und es erscheint eine Liste mit allen Prozessen bei denen der MBean Server aktiviert wurde. Nun kann die Verbindung zu diesem Prozess mit jconsole hergestellt werden. C:\ > jconsole Sobald die Verbindung steht mit dem MBean Server stehen mehrer Informationen zur Verfügung. 8

10 Abbildung 2.4: Verbindungsaufbau zum MBean Server Summary: Zusammnefassung von allen den verschiedenen Informationen. Memory: Informationen über den Memory Verbrauch. Threads: Informationen über die Thread die in der JVM laufen. Classes: Informationen über die Anzahl Klassen die JVM geladen wurden. MBeans: Übersicht über die registrieren MBeans. Deren Attribute können über jconsole angeschaut und Methoden ausgeführt werden. VM: JVM Informationen Abbildung 2.5: Memory Ansicht in der jconsole 2.3 Was bringt uns JMX 2.0? In der Zwischenzeit ist eine neue Version der Spezfifikation, JMX 2.0, in Arbeit. Das Ziel ist es die bestehende Spezifikation zu verbessern und für die Java Version 7.0 fertigzustellen. Dabei werden bestehende Funktionen verbessert und neue hinzugefügt wie z.b. Annotationen für die Entwicklung von MBeans. 9

11 3 Demo Applikationen Verschiedene kleine Programme zum Thema JMX, die anhand des Codes erklärt werden. 3.1 Ein Standard MBean In der ersten Applikation wird ein einfaches Standard MBean aufgebaut. Dazu gehören das Interface HelloWorldMBean.java und die Klassen HelloWorld.java und die Run.java Klasse mit der das MBean beim lokalen MBean Server registriert werden. Im Interface HelloWorldMBean werden die benötigten Methoden definiert. Dabei ist wichtig, dass hier HelloWorld das Suffix MBean enthält. package fhnw. seminar. mbean ; public interface HelloWorldMBean { public String getname (); public void setname ( java. lang. String str1 ); public int getchangecount (); public void sayhello (); Als nächstes wird das Interface durch die Klasse HelloWorld.java implementiert. In dieser Klasse gibt es 2 Attribute und zwar ctr vom Typ int und name vom Typ String. Neben den beiden Attributen gibt es noch zwei wichtige Methoden. Auf der einen Seite sayhello, welche auf der Java Konsole Hello World ausgibt und zusätzlich das Attribut ctr incrementiert. Die zweite Methode setname(java.lang.string) ersetzt das Attribut name durch einen neuen Wert und die Variable ctr wird wieder um eins erhöht. package fhnw. seminar. mbean ; import fhnw. seminar. mbean. HelloWorldMBean ; public class HelloWorld implements HelloWorldMBean { int ctr ; String name ; public HelloWorld ( String name ) { this. name = name ; public int getchangecount () { return ctr ; public String getname () { return name ; 10

12 public void setname ( java. lang. String str1 ) { name = str1 ; ctr ++; public void sayhello () { System. out. println (" Hello World " ); ctr ++; Nachdem das MBean implementiert wurde, muss dieses beim MBean Server registriert werden. Dies geschieht durch das Programm Run.java. import java. lang. management. ManagementFactory ; import javax. management. MBeanServer ; import javax. management. ObjectName ; import fhnw. seminar. dynamicbean. HelloWorldDynamic ; import fhnw. seminar. mbean. HelloWorld ; import fhnw. seminar. notification. HelloWorldNotification ; public class Run { public static void main ( String [] args ) { // MBeans Server instanziieren MBeanServer mymbeanserver = ManagementFactory. getplatformmbeanserver (); // HelloWorld Standard MBean HelloWorld hstandard = new HelloWorld (" Hallo Welt " ); try { ObjectName o = new ObjectName ( " fhnw. seminar. mbean : type = HelloWorld " ); mymbeanserver. registermbean ( hstandard, o ); System. out. println (" Waiting... " ); Thread. sleep ( Long. MAX_VALUE ); catch ( Exception e) { e. printstacktrace (); Damit das Monitoring überhaupt möglich ist müssen Einstellungen über die VM vorgenommen werden. - Dcom. sun. management. jmxremote Nachdem das Programm erfolgreich gestartet wurde kann über die JConsole das MBean überwacht werden. 3.2 Notifikation Im nächsten Beispielprogramm geht es darum ein Notifikationmechanismus einem Standard MBean hinzuzufügen. Es wird genau das gleiche Interface wie im oberen Beispiel implementiert. Es ist jedoch für das Notifikationsystem wichtig, dass die Implementierungsklasse von NotificationBroadcasterSupport abgeleitet ist. Zusätzlich wurde die Methode sayhel- 11

13 Abbildung 3.1: MBean Attribute in der JConsole Abbildung 3.2: MBean Methoden in der JConsole lo() erweitert. Als erstes wird darin ein neues AttributeChangeNotification und dann mit der Methode sendnotification(), welche durch NotificationBroadcasterSupport zur Verfügung steht, verschickt. Sobald also die Methode sayhello() ausgeführt wird, wird eine neue Notifikation erstellt. package fhnw. seminar. mbean ; import fhnw. seminar. mbean. HelloWorldMBean ; public class HelloWorld extends NotificationBroadcasterSupport implements HelloWorldMBean { int ctr ; String name ; public HelloWorld ( String name ) { this. name = name ; public int getchangecount () { return ctr ; public String getname () { return name ; public void setname ( java. lang. String str1 ) { name = str1 ; ctr ++; public void sayhello () { System. out. println (" Hello World " ); int oldctr = ctr ; ctr ++; Notification n = 12

14 new AttributeChangeNotification ( this, 0, System. currenttimemillis (), " ctr changed ", " ctr ", " int ", oldctr, this. ctr ); sendnotification ( n ); Wie im oberen Beispiel muss auch hier wieder das MBean beim Server registriert werden und der Server muss mit VM Argumente aktiviert werden. Abbildung 3.3: MBean Notifikation in der JConsole 13

15 4 Anwendungen In diesem letzten Kapitel gibt es eine Übersicht über verschiedene Monitoring Programme und Entwicklunkswerkzeuge für JMX. 4.1 Monitoring Neben dem Monitoring Programm jconsole von Sun gibt es auch verschiedenste Third- Party Tools mit denen die JMX Systeme überwacht werden können Eclipse Plugin Für Eclipse gibt es ein Plugin 1. Damit kann man direkt in der IDE die MBeans betrachten und für die Entwicklung solcher Beans mit Eclispe kann dieses Plugin sehr interessant sein. Im Vergleich zu jconsole fehlen jedoch die Informationen über die Threads, das Memory und die geladenen Klassen. Abbildung 4.1: JMX Architektur Weitere Es gibt unterdessen jede Menge Monitoring Programme, sowohl Open Source als auch Proprietär, die es erlauben JMX Server zu überwachen. JManage - Open Source Applikation Managament Plattform 2 1 JMX Console for Eclipse Links-index-req-viewlink-cid-314.html 2 JManage - 14

16 MC4J Entwicklungswerkzeuge Abbildung 4.2: Netbeans Modul für JMX NetBeans Die Entwicklunsumgebung NetBeans stellt ein Modul 4 für das entwickeln von JMX Applikationen zur Verfügung. Dieses Modul ist jecdoch nciht bei der Standardinstallation von NetBeans dabei, es kann dann nach der Installation über das NetBeans Update Center, ähnlich wie bei den Eclipse Plugins, heruntergeladen und installiert werden. Durch dieses Modul können JMX MBeans einfach über Wizards erstellt und verwaltet werden XDoclet XDoclet ist einen Art Erweiterung der Sourcecodedokumentation um von einem Generator zusätzlichen Source-code zu erzeugen. Im Zusammenhang mit JMX geht es dabei darum einer bestehenden Klasse Javadoc so zu erweitern, so dass automatisch das Interface dazu erzeugt werden kann. In dem Beispielcode sieht man die JMX spezfiefischen XDoclet Tags wie access=rread-write", welche einfach im Javadoc hinzugefügt werden können. /* * mbean * name =": service = SimpleJMX " * */ public class SimpleJMX { private String value = ""; /* * managed - attribute access =" read - write " value */ public void setvalue ( String value ) { 3 MC4J JMX Modul

17 this. value = value ; /* * managed - attribute access =" read - write " value */ public String getvalue () { return value ; /* * * Create a greeting. managed - operation */ public String hello ( String name ) { return " Hello " + name + "!"; Aus diesem Biespiel mit XDoclet wird folgendes Interfaces erstellt. /* * Generated file - Do not edit! */ package test. jmx ; /* * * MBean interface. - generated at copyright The XDoclet Team XDoclet version ${ version */ public interface SimpleJMXMBean { void setvalue ( java. lang. String value ) ; java. lang. String getvalue () ; /* * * Create a greeting. */ java. lang. String hello ( java. lang. String name ) ; Diese XDoclet-Generierung ist jedoch relativ dürftig. Das einzige was diese Generierung vornimmt ist das erzeugen eines MBean-Interface. Jegliche Informationen wie name=:service=simplejmx" gehen dabei verloren Commons Modeler Eine weitere Möglichkeit um MBeans zu modellieren ist Commons Modeler. Commons Modeler 5 ist ein Apache Projekt. Im Gegensatz zu XDoclet werden die Metainformationen einer zu überwachenden Klasse in einer seperaten XML Datei gespeichert. Ein kleines Beispiel soll nun zeigen wie man mit Commons Modeler und JMX arbeitet. Die Klasse SimpleJMX soll über ein MBean Server überwacht werden können. 5 Commons Modeler

18 package jmx ; public class SimpleJMX { private String value = ""; public void setvalue ( String value ) { this. value = value ; public String getvalue () { return value ; public String hello ( String name ) { return " Hello " + name + "!"; In einer seperaten XML Datei wird definiert welche Operationen und Attribute überwacht werden können. <? xml version =" 1.0 "?> < mbeans - descriptors > < mbean name =" SimpleJMX " description =" Example Managed Bean " domain =" fhnw " type =" MBeans " > < attribute name =" value " description =" Simple String " type =" java. lang. String "/> < operation name =" hello " impact ="" returntype =" java. lang. String " > < parameter name =" name " type =" java. lang. String " description =" Parameter Description "/ > </ operation > </ mbean > </ mbeans - descriptors > Im Run Programm wird die XML Datei über die Registry in den Modeler geladen. Danach wird die Instanz bei dem Server angemeldet und die Klasse kann überwacht werden. package jmx ; [ imports ] public class Run { public static void main ( String [] args ) { try { URL url = Run. class. getresource ("/ mbeans. xml " ); Registry registry = Registry. getregistry (); registry. loadmetadata ( url ); ManagedBean managed = registry. findmanagedbean (" SimpleJMX " ); SimpleJMX example = new SimpleJMX (); MBeanServer mserver = registry. getmbeanserver (); 17

19 String oname = managed. getdomain ()+ ": type =" + managed. gettype (); registry. registercomponent ( example, oname, " Commons Modeler Beispiel " ); System. out. println (" Server Waiting.. " ); Thread. sleep ( Long. MAX_VALUE ); catch ( Exception e) { e. printstacktrace (); 4.3 Quellen Internet JMX Technology Home Page von SUN JMX Tutorial JMX - Wikipedia JMX Artikel NetBeans Modul Buch Managing Java - ISBN

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