Cassandra數據庫通過JMX方式對外提供監控和管理服務。本文講解如何配置和開啟Cassandra的JMX服務。
環境說明
本文是基於以下版本的系統和服務：
- cassandra 3.11.6
- openjdk 1.8.0
- mx4j 3.0.2
- Ubuntu 18.04.4 LTS
需要說明的是，當使用java 11以服務形式啟動cassandra，服務啟動后會進入 active(exited) 狀態：
$ systemctl status cassandra
● cassandra.service - LSB: distributed storage system for structured data
Loaded: loaded (/etc/init.d/cassandra; generated)
Active: active (exited) since Wed 2020-05-13 13:48:21 CST; 4s ago
Docs: man:systemd-sysv-generator(8)
Process: 23280 ExecStop=/etc/init.d/cassandra stop (code=exited, status=0/SUCCESS)
Process: 23298 ExecStart=/etc/init.d/cassandra start (code=exited, status=0/SUCCESS)
這是因為有參數不支持導致jvm啟動失敗。雖然根據Cassandra 3的文檔，java 1.8及以上版本都支持，但至少java 11並不支持。
Cassandra目錄和文件
安裝和數據目錄
Cassandra安裝在 /usr/share/cassandra 目錄下。這個目錄的子目錄 /lib下是Cassandar的依賴包，后面安裝配置MX4J服務時，會用到這個目錄。
Cassandra的數據文件保存在 /var/lib/cassandra 目錄下。一般可以通過這個目錄來備份和恢復數據。
日志文件在 /var/log/cassandra目錄下。這個目錄有三種日志文件 system.log， debug.log和gc.log。多數情況下，通過查看system.log可以了解系統的運行狀態和錯誤信息。
配置和運行腳本
在Ubuntu上通過Debian Packages方式安裝Cassandra之后，Cassandra可以以服務方式啟動。接下來的配置也都是基於服務方式操作Cassandra的情況。
Cassandra沒有提供Systemd服務的配置，所以服務操作還是通過 /etc/init.d/ 目錄下的 cassandra 腳本來定義的。可以根據這個腳本來分析Cassandra服務的啟動過程。
根據服務啟動腳本，可以發現/etc/default/cassandra配置腳本會用來設置運行時所需要的環境變量。比如，如果系統默認的java是不兼容的版本，就可以在這個腳本中添加JAVA_HOME和JRE_HOME環境變量，比如：
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-8-openjdk-amd64
export JRE_HOME=/usr/lib/jvm/java-8-openjdk-amd64/jre
注意，如果不是以系統服務的方式啟動Cassandra，則這個配置腳本中設置的環境變量不會生效。
最主要的配置文件和腳本在/etc/cassandra目錄下。這個腳本會根據環境變量等參數動態的計算一些jvm啟動參數。這個目錄下的另外一個配置文件jvm.options也可以用來設置jvm啟動參數，但是cassandra-env.sh腳本設置的優先級比較高，所以要注意確認jvm.options中的設置不會被cassandra-env.sh覆蓋。本文主要使用cassandra-env.sh腳本來設置需要的參數。
配置MX4J HttpAdaptor
Cassandra可以與MX4J HttpAdaptor集成，通過Web控制台的方式提供JMX服務訪問。
為了開啟MX4J HttpAdaptor服務，需要安裝MX4J。MX4J可以從下載頁面下載需要的版本。下載並解壓后，在mx4j-3.0.2/lib目錄下找到mx4j-tools.jar，將這個jar包安裝到Cassandra的lib目錄/var/lib/cassandra下，然后重啟Cassandra。
如果一切正常，可以看到system.log中以下日志內容：
INFO [main] 2020-05-14 09:29:24,963 Mx4jTool.java:61 - mx4j successfuly loaded
日志里的拼寫錯誤是Cassandra的代碼問題，不是我弄錯了。
默認情況下MX4J HttpAdaptor監聽的是127.0.0.1上的8081端口。如果啟動正常，可以通過本地瀏覽器訪問Web控制台了：
8081這個端口很有可能和其他服務沖突。當端口沖突時，可以在system.log中看到以下錯誤信息：
WARN [main] 2020-05-14 15:52:41,847 Mx4jTool.java:70 - Could not start register mbean in JMX
java.lang.reflect.InvocationTargetException: null
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) ~[na:1.8.0_252]
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62) ~[na:1.8.0_252]
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43) ~[na:1.8.0_252]
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498) ~[na:1.8.0_252]
at org.apache.cassandra.utils.Mx4jTool.maybeLoad(Mx4jTool.java:60) ~[apache-cassandra-3.11.6.jar:3.11.6]
at org.apache.cassandra.service.CassandraDaemon.setup(CassandraDaemon.java:197) [apache-cassandra-3.11.6.jar:3.11.6]
at org.apache.cassandra.service.CassandraDaemon.activate(CassandraDaemon.java:630) [apache-cassandra-3.11.6.jar:3.11.6]
at org.apache.cassandra.service.CassandraDaemon.main(CassandraDaemon.java:757) [apache-cassandra-3.11.6.jar:3.11.6]
Caused by: java.net.BindException: Address already in use (Bind failed)
at java.net.PlainSocketImpl.socketBind(Native Method) ~[na:1.8.0_252]
at java.net.AbstractPlainSocketImpl.bind(AbstractPlainSocketImpl.java:387) ~[na:1.8.0_252]
at java.net.ServerSocket.bind(ServerSocket.java:390) ~[na:1.8.0_252]
at java.net.ServerSocket.<init>(ServerSocket.java:252) ~[na:1.8.0_252]
at mx4j.tools.adaptor.PlainAdaptorServerSocketFactory.createServerSocket(PlainAdaptorServerSocketFactory.java:24) ~[mx4j-tools.jar:na]
at mx4j.tools.adaptor.http.HttpAdaptor.createServerSocket(HttpAdaptor.java:672) ~[mx4j-tools.jar:na]
at mx4j.tools.adaptor.http.HttpAdaptor.start(HttpAdaptor.java:478) ~[mx4j-tools.jar:na]
... 8 common frames omitted
另外，如果希望從遠程訪問，需要設置監聽地址。此時，可以在/etc/default/cassandra腳本中將這兩個變量設置為期望的值，然后重啟Cassandra服務：
export MX4J_ADDRESS="-Dmx4jaddress=0.0.0.0"
export MX4J_PORT="-Dmx4jport=7081"
設置成功后，可以在system.log日志中看到mx4jaddress和mx4jport虛擬機參數：
INFO [main] 2020-05-14 16:04:19,007 CassandraDaemon.java:506 - JVM Arguments: [-Xloggc:/var/log/cassandra/gc.log, -ea, -XX:+UseThreadPriorities, -XX:ThreadPriorityPolicy=42, -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError, -Xss256k, -XX:StringTableSize=1000003, -XX:+AlwaysPreTouch, -XX:-UseBiasedLocking, -XX:+UseTLAB, -XX:+ResizeTLAB, -XX:+UseNUMA, -XX:+PerfDisableSharedMem, -Djava.net.preferIPv4Stack=true, -XX:+UseParNewGC, -XX:+UseConcMarkSweepGC, -XX:+CMSParallelRemarkEnabled, -XX:SurvivorRatio=8, -XX:MaxTenuringThreshold=1, -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75, -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly, -XX:CMSWaitDuration=10000, -XX:+CMSParallelInitialMarkEnabled, -XX:+CMSEdenChunksRecordAlways, -XX:+CMSClassUnloadingEnabled, -XX:+PrintGCDetails, -XX:+PrintGCDateStamps, -XX:+PrintHeapAtGC, -XX:+PrintTenuringDistribution, -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime, -XX:+PrintPromotionFailure, -XX:+UseGCLogFileRotation, -XX:NumberOfGCLogFiles=10, -XX:GCLogFileSize=10M, -Xms3952M, -Xmx3952M, -Xmn600M, -XX:+UseCondCardMark, -XX:CompileCommandFile=/etc/cassandra/hotspot_compiler, -javaagent:/usr/share/cassandra/lib/jamm-0.3.0.jar, -Dcassandra.jmx.local.port=7199, -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false, -Dcom.sun.management.jmxremote.password.file=/etc/cassandra/jmxremote.password, -Djava.library.path=/usr/share/cassandra/lib/sigar-bin, -Dmx4jaddress=0.0.0.0, -Dmx4jport=7081, -XX:OnOutOfMemoryError=kill -9 %p, -Dlogback.configurationFile=logback.xml, -Dcassandra.logdir=/var/log/cassandra, -Dcassandra.storagedir=/var/lib/cassandra, -Dcassandra-pidfile=/var/run/cassandra/cassandra.pid, -XX:HeapDumpPath=/var/lib/cassandra/java_1589443456.hprof, -XX:ErrorFile=/var/lib/cassandra/hs_err_1589443456.log]
當然，直接在cassandra-env.sh腳本設置這兩個環境變量也是可以的。
安全
雖然MX4J HttpAdaptor支持用基於戶名和密碼的基礎認證，但是Cassandra沒有使用這個特性，任何人都可以訪問Web控制台，所以要謹慎決定是否要開啟MX4J HttpAdaptor，以及監控的地址。
配置JMX
默認情況下，Cassandra開啟了JMX的本地訪問，監聽端口是7199。在Cassandra所在服務器中運行JConsole, 新建連接窗口中選擇 遠程進程 ，在地址中填入 127.0.0.1:7199，用戶名和密碼留空，然后就可以連接了：
由於默認配置下使用的不是SSL連接，JConsole會有警告信息，選擇使用不安全連接就可以繼續了：
連接成功后，可以看到虛擬機的運行狀態以及其他JMX信息：
遠程訪問
開啟遠程訪問首先需要在/etc/default/cassandra腳本中添加以下兩個環境變量：
export LOCAL_JMX=no
export JVM_OPTS="$JVM_OPTS -Djava.rmi.server.hostname=192.168.112.16"
其中，虛擬機參數java.rmi.server.hostname用來設置JMX服務訪問的域名或者地址。如果不顯試設置，可能會導致遠程訪問失敗。這個地址不一定是服務監聽的地址，比如如果cassandra運行在docker容器中，通過端口映射到宿主機上，那么就需要設置為宿主機的地址或者域名。
然后創建文件/etc/cassandra/jmxremote.password，用來設置JMX訪問所需的用戶名和密碼，比如在文件中加入：
jmx 12345
這里jmx是用戶名，12345是密碼，兩者之間用空格分隔。如果有多個用戶，則每個用戶一行。為了安全性，建議將這個文件設置為只有cassandra用戶可以訪問和修改。
如果配置成功，重啟Cassandra服務可以在system.log中的jvm參數信息中看到java.rmi.server.hostname， cassandra.jmx.remote.port， com.sun.management.jmxremote.rmi.port， com.sun.management.jmxremote.authenticate， com.sun.management.jmxremote.password.file等的值：
INFO [main] 2020-05-18 19:11:47,721 CassandraDaemon.java:506 - JVM Arguments: [-Djava.rmi.server.hostname=192.168.112.16, -Xloggc:/var/log/cassandra/gc.log, -ea, -XX:+UseThreadPriorities, -XX:ThreadPriorityPolicy=42, -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError, -Xss256k, -XX:StringTableSize=1000003, -XX:+AlwaysPreTouch, -XX:-UseBiasedLocking, -XX:+UseTLAB, -XX:+ResizeTLAB, -XX:+UseNUMA, -XX:+PerfDisableSharedMem, -Djava.net.preferIPv4Stack=true, -XX:+UseParNewGC, -XX:+UseConcMarkSweepGC, -XX:+CMSParallelRemarkEnabled, -XX:SurvivorRatio=8, -XX:MaxTenuringThreshold=1, -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75, -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly, -XX:CMSWaitDuration=10000, -XX:+CMSParallelInitialMarkEnabled, -XX:+CMSEdenChunksRecordAlways, -XX:+CMSClassUnloadingEnabled, -XX:+PrintGCDetails, -XX:+PrintGCDateStamps, -XX:+PrintHeapAtGC, -XX:+PrintTenuringDistribution, -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime, -XX:+PrintPromotionFailure, -XX:+UseGCLogFileRotation, -XX:NumberOfGCLogFiles=10, -XX:GCLogFileSize=10M, -Xms3952M, -Xmx3952M, -Xmn600M, -XX:+UseCondCardMark, -XX:CompileCommandFile=/etc/cassandra/hotspot_compiler, -javaagent:/usr/share/cassandra/lib/jamm-0.3.0.jar, -Dcassandra.jmx.remote.port=7199, -Dcom.sun.management.jmxremote.rmi.port=7199, -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=true, -Dcom.sun.management.jmxremote.password.file=/etc/cassandra/jmxremote.password, -Djava.library.path=/usr/share/cassandra/lib/sigar-bin, -Dmx4jaddress=0.0.0.0, -Dmx4jport=7081, -XX:OnOutOfMemoryError=kill -9 %p, -Dlogback.configurationFile=logback.xml, -Dcassandra.logdir=/var/log/cassandra, -Dcassandra.storagedir=/var/lib/cassandra, -Dcassandra-pidfile=/var/run/cassandra/cassandra.pid, -XX:HeapDumpPath=/var/lib/cassandra/java_1589800305.hprof, -XX:ErrorFile=/var/lib/cassandra/hs_err_1589800305.log]
接下來就可以遠程訪問Cassandra的JMX服務了：
除了地址需要改成遠程地址之后，還需要指定正確的用戶名和密碼。后面的操作就和上文中的例子一樣了。
在上面的日志信息中，可以看到還有很多JMX相關的配置項。如果要調整這些配置，則需要修改cassandra-env.sh腳本。比如如果希望修改JMX服務監聽的端口，需要在cassandra-env.sh腳本中找到以下部分，然后將JMX_PORT變量的值修改為期望的端口：
# Specifies the default port over which Cassandra will be available for
# JMX connections.
# For security reasons, you should not expose this port to the internet. Firewall it if needed.
JMX_PORT="7199"
修改保存后，重啟Cassandra服務，成功的話就可以看到日志中的相關信息，並用新端口訪問了。
其它相關的配置可以參考cassandra-env.sh腳本中的注釋說明和Cassandra文檔。