Prometheus监控初探

一、Prometheus

Prometheus（普罗米修斯）是一套开源的监控、报警、时间序列数据库的组合，前身是由SoundCloud公司开发的警告工具包。该项目的开发人员和用户社区非常活跃，越来越多的开发人员和用户参与到该项目中。目前它是一个独立的开源项目，且不依赖与任何公司。为了强调这点和明确该项目治理结构，Prometheus在2016年继Kurberntes之后，加入了Cloud Native Computing Foundation。Google SRE的书内也曾提到跟他们BorgMon监控系统相似的实现是Prometheus。现在最常见的Kubernetes容器管理系统中，通常会搭配Prometheus进行监控。

Prometheus基本原理是通过HTTP协议周期性抓取被监控组件的状态，这样做的好处是任意组件只要提供HTTP接口就可以接入监控系统，不需要任何SDK或者其他的集成过程。这样做非常适合虚拟化环境比如VM或者Docker 。

Prometheus应该是为数不多的适合Docker、Mesos、Kubernetes环境的监控系统之一。

与其他监控系统相比，Prometheus的主要特点是：

一个多维数据模型（时间序列由指标名称定义和设置键/值尺寸）。
非常高效的存储，平均一个采样数据占~3.5bytes左右，320万的时间序列，每30秒采样，保持60天，消耗磁盘大概228G。
一种灵活的查询语言。
不依赖分布式存储，单个服务器节点。
时间集合通过HTTP上的PULL模型进行。
通过中间网关支持推送时间。
通过服务发现或静态配置发现目标。
多种模式的图形和仪表板支持。

二、Prometheus架构概览

普罗米休斯架构.jpg

可以理解为：Prometheus daemon定时抓取目标metrics(指标) 数据，每个抓取目标需要暴露一个http服务的接口。

Prometheus：支持通过配置文件、文本文件、zookeeper、Consul、DNS SRV lookup等方式指定抓取目标。支持很多方式的图表可视化，例如十分精美的Grafana，自带的Promdash，以及自身提供的模版引擎等等，还提供HTTP API的查询方式，自定义所需要的输出。

Alertmanager：是独立于Prometheus的一个组件，可以支持Prometheus的查询语句，提供十分灵活的报警方式。

PushGateway：这个组件是支持Client主动推送metrics到PushGateway，而Prometheus只是定时去Gateway上抓取数据。

Exporter 输出被监控组件信息的HTTP接口被叫做exporter 。目前互联网公司常用的组件大部分都有exporter可以直接使用，比如Varnish、Haproxy、Nginx、MySQL、Linux 系统信息 (包括磁盘、内存、CPU、网络等等)。

如果有使用过statsd的用户，则会觉得这十分相似，只是statsd是直接发送给服务器端，而Prometheus主要还是靠进程主动去抓取。

大多数Prometheus组件都是用Go编写的，它们可以轻松地构建和部署为静态二进制文件。访问prometheus.io以获取完整的文档，示例和指南。

三、Prometheus的数据模型

Prometheus从根本上所有的存储都是按时间序列去实现的，相同的metrics(指标名称) 和label(一个或多个标签) 组成一条时间序列，不同的label表示不同的时间序列。为了支持一些查询，有时还会临时产生一些时间序列存储。

metrics name&label指标名称和标签

每条时间序列是由唯一的”指标名称”和一组”标签（key=value）”的形式组成。

指标名称：一般是给监测对像起一名字，例如http_requests_total这样，它有一些命名规则，可以包字母数字之类的的。通常是以应用名称开头监测对像数值类型单位这样。例如：push_total、userlogin_mysql_duration_seconds、app_memory_usage_bytes。

标签：就是对一条时间序列不同维度的识别了，例如一个http请求用的是POST还是GET，它的endpoint是什么，这时候就要用标签去标记了。最终形成的标识便是这样了：http_requests_total{method=”POST”,endpoint=”/api/tracks”}。

记住，针对http_requests_total这个metrics name无论是增加标签还是删除标签都会形成一条新的时间序列。

查询语句就可以跟据上面标签的组合来查询聚合结果了。

如果以传统数据库的理解来看这条语句，则可以考虑http_requests_total是表名，标签是字段，而timestamp是主键，还有一个float64字段是值了。（Prometheus里面所有值都是按float64存储）。

四、Prometheus四种数据类型

Counter
Counter用于累计值，例如记录请求次数、任务完成数、错误发生次数。一直增加，不会减少。重启进程后，会被重置。

例如：http_response_total{method=”GET”,endpoint=”/api/tracks”} 100，10秒后抓取http_response_total{method=”GET”,endpoint=”/api/tracks”} 100。

Gauge
Gauge常规数值，例如温度变化、内存使用变化。可变大，可变小。重启进程后，会被重置。

例如： memory_usage_bytes{host=”master-01″} 100 < 抓取值、memory_usage_bytes{host=”master-01″} 30、memory_usage_bytes{host=”master-01″} 50、memory_usage_bytes{host=”master-01″} 80 < 抓取值。

Histogram
Histogram（直方图）可以理解为柱状图的意思，常用于跟踪事件发生的规模，例如：请求耗时、响应大小。它特别之处是可以对记录的内容进行分组，提供count和sum全部值的功能。

例如：{小于10=5次，小于20=1次，小于30=2次}，count=7次，sum=7次的求和值。

Summary
Summary和Histogram十分相似，常用于跟踪事件发生的规模，例如：请求耗时、响应大小。同样提供 count 和 sum 全部值的功能。

例如：count=7次，sum=7次的值求值。它提供一个quantiles的功能，可以按%比划分跟踪的结果。例如：quantile取值0.95，表示取采样值里面的95%数据。

五、安装运行Prometheus

首先安装go

$ yum install go
如果是乌班图，则是 $ sudo apt-get install golang-go
$ go version

下载安装Prometheus

$ wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v1.6.2/prometheus-1.6.2.linux-amd64.tar.gz
$ tar xvf prometheus-1.6.2.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/
$ cd /usr/local/prometheus

变更Prometheus的配置文件

$ vim prometheus.yml

这里要注意的是，target处要填写exporter对应listen的端口。
而且prometheus与exporter尽量不要部署在一台服务器。
变更配置后，记得重启下服务。
在编辑配置文件时，要注意缩进。

scrape_configs:
  # The job name is added as a label `job=<job_name>` to any timeseries scraped from this config.
  - job_name: 'prometheus'

    # metrics_path defaults to '/metrics'
    # scheme defaults to 'http'.

    static_configs:
      - targets: ['127.0.0.1:9090']

  - job_name: 'mysql'
    static_configs: 
      - targets: ['ip:port']
        labels:
           instance: mysql-label

启动服务

$ ./prometheus -config.file=prometheus.yml &

安装并运行exporter
在被监控服务主机或任意一台salver安装go环境

$ yum install go
$ go version

下载node_exporter及mysqld_exporter

$ wget https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v0.14.0/node_exporter-0.14.0.linux-amd64.tar.gz
$ wget https://github.com/prometheus/mysqld_exporter/releases/download/v0.10.0/mysqld_exporter-0.10.0.linux-amd64.tar.gz
$ tar xvf node_exporter-0.14.0.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/
$ tar xvf mysqld_exporter-0.10.0.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/

运行node_exporter服务

$ nohup /usr/local/node_exporter-0.14.0.linux-amd64/node_exporter &

配置被监控的mysql
配置文件位置可以指定。

$ cd /usr/local/
$ cd mysqld_exporter-0.10.0.linux-amd64/
$ vim .myrds.cnf

可以使用现有体系内的账号，但账号必须有replication client权限。

[client]
host=host
port=port
user=user
password=pwd

启动mysqld_exporter服务

$ /usr/local/mysqld_exporter-0.10.0.linux-amd64/mysqld_exporter -config.my-cnf=/usr/local/mysqld_exporter-0.10.0.linux-amd64/.myrds.cnf --web.listen-address=0.0.0.0:9104

不指定端口的话，默认为9190。其他参数可以通过--help查看。

redis监控相对而言较简单，不需要配置文件，在命令中指定ip端口及pwd即可（前提是node_exporter服务已部署）。
下载redis_exporter服务

$ wget https://github.com/oliver006/redis_exporter/releases/download/v0.13/redis_exporter-v0.13.linux-amd64.tar.gz
$ tar xvf redis_exporter-v0.20.2.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/

我下载的时候是被墙了。可以下载到本地再上传到服务器。
redis_exporter不需要配置文件，在启动时夹带参数。
启动redis_export服务

$ ./redis_exporter -redis.addr 你的redis ip:端口 -redis.password 密码  --web.listen-address="0.0.0.0:9106" &

同样的，后面的参数代表监听的端口，可以任意指定。