用 Prometheus 打造云原生监控-摩杜云开发者社区

数字化转型背景下，随着轻量化的容器化技术和微服务应用的深度融合，业务复杂度随之上升。基于Prometheus的容器云监控体系成为目前主流容器监控事实标准，本文主要介绍Prometheus云原生监控体系，涵盖指标采集、数据存储、可视化展示，告警入库等功能，结合生产实践供大家参考。

一、监控对象

Prometheus监控范围覆盖IT基础设施层通用的服务器、中间件、数据库、容器/集群、服务可用性的指标，根据实际生产业务场景需要选择IaaS层、PaaS层、SaaS层监控指标包含但不限于以下内容。

监控对象	类型	监控内容	采集频率
IaaS层	物理机	服务器状态主机/内存可用/使用率 CPU空闲/负载率磁盘读写/IO/空间使用文件系统空间/使用带宽利用率网络流量/重传/丢包/拥塞网络时延等	秒级/分钟级
IaaS层	虚拟机		秒级/分钟级
PaaS层	数据库	集群状态连接数（活跃/最大/当前/）数据实例/对象/表空间/慢查询 Buffer/死锁内存使用负载	分钟级
	中间件	状态连接/请求数会话数	分钟级
	容器	运行时间集群状态/网络流量 Node数量/状态/利用率 Pod数量/状态/重启次数等 Container数量/状态/利用率资源对象使用情况	秒级
SaaS层	应用服务	服务可用性（http/https/tcp探测）会话数/连接数/请求数应用响应时间进程状态 4XX/5XX 状态码占比	秒级/分钟级

1、采集探针

根据采集对象区分，需要在不同节点上部署采集探针，根据采集对象的不同需要在各节点上部署的探针也会有所区别；其中服务器是每个节点需要部署，其它采集对象如数据库、中间件、进程、容器等根据各节点上实际情况部署对应采集探针。

常见采集探针部署实例：

用 Prometheus 打造云原生监控_mysql

2、采集指标

以服务器基础资源采集node_exporter为例，采集探针通过标准的http协议暴露指定端口9100，通过pull或者pushgateway模式拉取、推送指标数据至Prometheus Server层。

基础资源指标示例：curl localhost:9100/metrcis

# TYPE node_cpu_seconds_total counter
node_cpu_seconds_total{cpu="0",mode="idle"} 5.76669737e+06
node_cpu_seconds_total{cpu="0",mode="iowait"} 4.48
node_cpu_seconds_total{cpu="0",mode="irq"} 0
node_cpu_seconds_total{cpu="0",mode="nice"} 1055.58
node_cpu_seconds_total{cpu="0",mode="softirq"} 2413.11
# TYPE node_disk_info gauge
node_disk_info{device="dm-0",major="252",minor="0"} 1
node_disk_info{device="nbd0",major="43",minor="0"} 1
node_disk_info{device="nbd1",major="43",minor="32"} 1
node_disk_info{device="nbd10",major="43",minor="320"} 1
node_disk_info{device="nbd11",major="43",minor="352"} 1
node_disk_info{device="nbd12",major="43",minor="384"} 1
node_disk_info{device="nbd13",major="43",minor="416"} 1

MySQL 数据库指标实例：curl localhost:9104/metrics

# TYPE mysql_global_variables_sync_master_info gauge
mysql_global_variables_sync_master_info 10000
# TYPE mysql_global_variables_sync_relay_log gauge
mysql_global_variables_sync_relay_log 10000
# TYPE mysql_global_variables_sync_relay_log_info gauge
mysql_global_variables_sync_relay_log_info 10000
# TYPE mysql_global_variables_table_definition_cache gauge
mysql_global_variables_table_definition_cache 1400
# TYPE mysql_global_variables_table_open_cache gauge
mysql_global_variables_table_open_cache 2000
# TYPE mysql_global_variables_table_open_cache_instances gauge
mysql_global_variables_table_open_cache_instances 16
# TYPE mysql_global_variables_thread_cache_size gauge
mysql_global_variables_thread_cache_size 9
# TYPE mysql_global_variables_thread_stack gauge
mysql_global_variables_thread_stack 262144
# TYPE mysql_global_variables_tmp_table_size gauge
mysql_global_variables_tmp_table_size 1.6777216e+07
# TYPE mysql_global_variables_transaction_alloc_block_size gauge
mysql_global_variables_transaction_alloc_block_size 8192

3、Prometheus Server 服务端配置

1）服务器监控

- job_name: 'node'
   metric_path：/metrics
   scheme: http
   scrape_interval: 30s
   scrape_timeout: 20s
    file_sd_configs:
     - files: ['/prom/targets/node.yml']
      refresh_interval: 30s

配置说明：其中Job_name代表一系列采集 target 集合，scrape_timeout表示抓取超时判断，它的设定应小于scrape_interval，否则会报逻辑错误。抓取对象采用基于文件的服务发现机制file_sd_configs，其中files表示文件内容如下，refresh_interval表示刷新频率。

- labels:
    system: 演示平台
    serverType: 虚拟机
  targets: 
  - 192.168.0.1:9100
  - 192.168.0.2:9100
  - 192.168.0.3:9100
  - 192.168.0.4:9100

说明：labels 字段用键值对形式标识时序数据，便于后续检索使用，targets 字段是实际监控对象集合，暴露端口默认为9100，可根据情况在采集侧指定为任何合法端口。

二、监控可视化

Grafana 作为 Prometheus 的可视化组件，提供了丰富的客户化面板，如时序面板（折线图、散点图、面积图等）、表格、仪表板、链路图、统计数据、柱状图、饼状图等多维度呈现监控指标。

1、数据源

对接 prometheus 数据源

2、资源概览图

基础资源概览图呈现当前监控对象整体概览，CPU负载，内存使用率，磁盘使用率等核心关键指标信息

用 Prometheus 打造云原生监控_服务器_02

用 Prometheus 打造云原生监控_中间件_03

K8s 的 pod 资源概览信息

用 Prometheus 打造云原生监控_服务器_04

基于命名空间的资源对象统计信息

用 Prometheus 打造云原生监控_mysql_05

支持基于时间范围的检索

用 Prometheus 打造云原生监控_mysql_06

3、用户权限管理

用 Prometheus 打造云原生监控_mysql_07

用 Prometheus 打造云原生监控_中间件_08

Grafana用户权限部分有 user，team，role，org的概念，

org 对应类似租户的概念，可以对接不同数据源，是一个比较大的概念。
role 根据需要分为admin，editor，viewer 三种不同操作权限。
team 是用户组的概念，一组相同权限用户组成的概念组。
user 是基本用户概念，与team、role、org 关联

三、告警管理

1、告警规则

示例：内存使用率过高

======================================================
 - alert: 内存使用过高
    expr: 100 -(node_memory_MemAvailable_bytes{project='xx'} / node_memory_MemTotal_bytes{project='xx'}) * 100 > 98
    for: 5m 
    labels:
      severity: 紧急
      type: 服务器
    annotations:
      summary: '{{$labels.mountpoint}} 内存使用率过高！'
      description: '{{$labels.mountpoint }} 内存使用大于98%(目前使用:{{ printf "%.2f" $value }}%)'


  - alert: 磁盘使用过高
    expr: 100-(node_filesystem_free_bytes{fstype=~'ext4|xfs'}/node_filesystem_size_bytes {fstype=~'ext4|xfs'}*100) > 92
    for: 5m
    labels:
      severity: 严重
      type: 服务器
    annotations:
      summary: '{{$labels.mountpoint}} 磁盘分区使用率过高！'
      description: '{{$labels.mountpoint }} 磁盘分区使用大于92%(目前使用:{{ printf "%.2f" $value }}%)'
=========================================================

alert 为告警名称
expr 为告警表达式，就是具体的规则定义
for 为告警等待时长，多久判定为告警
lables 是自定义告警标签，如本例中告警级别和告警类型，可以通过路由机制，过滤不同标签发送指定组接收
annotations 告警描述，发送告警的具体信息

2、告警状态

用 Prometheus 打造云原生监控_mysql_09

Prometheus 告警状态有三种状态：Inactive、Pending、Firing。

Inactive：非活动状态，表示正在监控，但是还未有任何警报触发。
Pending：表示这个警报必须被触发。由于警报可以被分组、压抑/抑制或静默/静音，所以等待验证，一旦所有的验证都通过，则将转到 Firing 状态。
Firing：将警报发送到 AlertManager，它将按照配置将警报的发送给所有接收者。一旦警报解除，则将状态转到 Inactive，如此循环。

3、告警发送

Promehteus支持多种主流类型告警媒介，如邮箱、钉钉、企业微信、运营商短信等，也可以使用webhook自定义接口来实现。

告警信息示例如下：

==========异常告警==========
[告警系统]:**运维系统
[告警对象]:服务器
[告警级别]:一般
[告警时间]:2023-07-13 08:58:52
[告警实例]:127.0.0.1:9100
[告警内容]：内存使用大于85%(目前使用:85.42%)
[来自***运维系统准生产测试]