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使用Prometheus监控自定义指标

更新时间:2024-01-04 GMT+08:00

使用AOM监控自定义指标中介绍了AOM ICAgent获取负载自定义指标监控数据的方法。您也可以直接在集群中安装Prometheus插件,直接使用Prometheus作为监控平台。

本文将通过一个Nginx应用的示例演示如何使用Prometheus监控自定义指标,步骤如下:

  1. 安装Prometheus插件

    CCE提供了集成Prometheus功能的插件,支持一键安装。

  2. 访问Prometheus

    (可选)为Prometheus绑定LoadBalancer类型的Service,支持从外部访问Prometheus。

  3. 准备应用

    您需要准备一个应用镜像,该应用需要提供监控指标接口供ICAgent采集,且监控数据需要满足Prometheus的规范

  4. 监控自定义指标

    在集群中使用该应用镜像部署工作负载,将自动上报自定义监控指标至Prometheus。

  5. 配置自定义指标的采集规则

    配置采集规则后,自定义指标会上报至集群metric-server,可用于工作负载弹性伸缩等场景。

  6. 访问Grafana

    从Grafana可视化面板中查看Prometheus的监控数据。

约束与限制

使用Prometheus监控自定义指标时,应用程序需要提供监控指标接口,详情请参见Prometheus监控数据采集说明

Prometheus监控数据采集说明

Prometheus通过周期性的调用应用程序的监控指标接口(默认为“/metrics”)获取监控数据,应用程序需要提供监控指标接口供Prometheus调用,且监控数据需要满足Prometheus的规范,如下所示。

# TYPE nginx_connections_active gauge
nginx_connections_active 2
# TYPE nginx_connections_reading gauge
nginx_connections_reading 0

Prometheus提供了各种语言的客户端,客户端具体请参见Prometheus CLIENT LIBRARIES,开发Exporter具体方法请参见WRITING EXPORTERS。Prometheus社区提供丰富的第三方exporter可以直接使用,具体请参见EXPORTERS AND INTEGRATIONS

安装Prometheus插件

请根据集群版本和实际需求选择安装:

访问Prometheus

Prometheus插件安装完成后会在集群中部署一系列工作负载和Service。其中名为prometheus的有状态负载就是Prometheus Server。

您可以创建一个公网LoadBalancer类型Service,这样就可以从外部访问Prometheus。

  1. 登录CCE控制台,选择一个已安装Prometheus插件的集群,在左侧导航栏中选择“服务发现”
  2. 单击右上角“YAML创建”,创建一个公网LoadBalancer类型Service。

    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: prom-lb     #服务名称,可自定义
      namespace: monitoring
      labels:
        app: prometheus
        component: server
      annotations:
        kubernetes.io/elb.id: 038ff***     #请替换为集群所在VPC下的ELB实例ID,且ELB实例为公网访问类型
    spec:
      ports:
        - name: cce-service-0
          protocol: TCP
          port: 88     #服务端口号,可自定义
          targetPort: 9090     #Prometheus的默认端口号,无需更改
      selector:
        app: prometheus
        component: server
        release: cceaddon-prometheus
      type: LoadBalancer

  3. 创建完成后在浏览器访问“负载均衡公网IP地址:服务端口”,访问Prometheus。
  4. 单击“Status > Targets”,可以查看到Prometheus监控了哪些目标。

准备应用

自行开发的应用程序需要提供监控指标接口供ICAgent采集,且监控数据需要满足Prometheus的规范,详情请参见Prometheus监控数据采集说明。

本文以Nginx为例采集监控数据,Nginx本身有个名叫ngx_http_stub_status_module的模块,这个模块提供了基本的监控功能,通过在nginx.conf的配置可以提供一个对外访问Nginx监控数据的接口。

  1. 登录一台可连接公网的Linux虚拟机,且要求可执行Docker命令。
  2. 创建一个nginx.conf文件,如下所示,在http下添加server配置即可让nginx提供对外访问的监控数据的接口。

    user  nginx;
    worker_processes  auto;
    
    error_log  /var/log/nginx/error.log warn;
    pid        /var/run/nginx.pid;
    
    events {
        worker_connections  1024;
    }
    
    http {
        include       /etc/nginx/mime.types;
        default_type  application/octet-stream;
        log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                          '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                          '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    
        access_log  /var/log/nginx/access.log  main;
        sendfile        on;
        #tcp_nopush     on;
        keepalive_timeout  65;
        #gzip  on;
        include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
    
        server {
          listen 8080;
          server_name  localhost;
          location /stub_status {
             stub_status on;
             access_log off;
          }
        }
    }

  3. 使用该配置制作一个镜像,创建Dockerfile文件。

    vi Dockerfile
    Dockerfile文件内容如下所示:
    FROM nginx:1.21.5-alpine
    ADD nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf
    EXPOSE 80
    CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

  4. 使用上面Dockerfile构建镜像并上传到SWR镜像仓库,镜像名称为nginx:exporter。

    1. 在左侧导航栏选择“我的镜像”,单击右侧“客户端上传”,在弹出的页面中单击“生成临时登录指令”,单击复制登录指令。
    2. 在集群节点上执行上一步复制的登录指令,登录成功会显示“Login Succeeded”。
    3. 执行如下命令构建镜像,镜像名称为nginx,版本为exporter。
      docker build -t nginx:exporter .
    4. 为镜像打标签并上传至镜像仓库,其中镜像仓库地址和组织名称请根据实际情况修改。
      docker tag nginx:exporter {swr-address}/{group}/nginx:exporter
      docker push {swr-address}/{group}/nginx:exporter

  5. 查看应用指标。

    1. 使用nginx:exporter创建工作负载。
    2. 登录到容器中,并通过http://<ip_address>:8080/stub_status获取到nginx的监控数据,其中<ip_address>为容器的IP地址,监控数据如下所示。
      # curl http://127.0.0.1:8080/stub_status
      Active connections: 3 
      server accepts handled requests
       146269 146269 212 
      Reading: 0 Writing: 1 Waiting: 2

监控自定义指标

如上所述的nginx:exporter提供的监控数据,其数据格式并不满足Prometheus的要求,需要将其转换成Prometheus需要的格式,可以使用nginx-prometheus-exporter来转换Nginx的指标,将nginx:exporter和nginx-prometheus-exporter部署到同一个Pod,并在部署时添加如下annotations就可以自动被Prometheus采集监控指标。

kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: nginx-exporter
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-exporter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-exporter
      annotations:
        prometheus.io/scrape: "true"
        prometheus.io/port: "9113"
        prometheus.io/path: "/metrics"
        prometheus.io/scheme: "http"
    spec:
      containers:
        - name: container-0
          image: 'nginx:exporter'      # 替换为您上传到SWR的镜像地址
          resources:
            limits:
              cpu: 250m
              memory: 512Mi
            requests:
              cpu: 250m
              memory: 512Mi
        - name: container-1
          image: 'nginx/nginx-prometheus-exporter:0.9.0'
          command:
            - nginx-prometheus-exporter
          args:
            - '-nginx.scrape-uri=http://127.0.0.1:8080/stub_status'
      imagePullSecrets:
        - name: default-secret

其中

  • prometheus.io/scrape:表示是否需要prometheus采集Pod的监控数据,取值为true。
  • prometheus.io/port:表示采集监控数据接口的端口。
  • prometheus.io/path:表示采集监控数据接口的URL,如不配置则默认为“/metrics”
  • prometheus.io/scheme:表示采集的协议,值可以填写http或https。

部署应用后,在“Status > Targets”能够发现多了一个9113端口的采集路径的Pod。

在Graph页签下输入nginx,可以看出nginx相关的指标已经在Prometheus中呈现。

配置自定义指标的采集规则

关于采集规则配置详情请参见Metrics Discovery and Presentation Configuration。如您从老版本插件升级至新版,则原有的该配置会被继承,不会丢失。

须知:

使用Prometheus监控自定义指标时,应用程序需要提供监控指标接口,详情请参见Prometheus监控数据采集说明

  1. 登录CCE控制台,单击集群名称进入集群,在左侧导航栏中选择“配置项与密钥”
  2. 切换至“monitoring”命名空间,在“配置项”页签找到user-adapter-config配置项(历史版本插件中该配置项的名称为adapter-config),并单击“更新”

    图1 更新配置项

  3. “配置数据”中单击config.yaml对应的“编辑”按钮,在rules字段下添加自定义指标采集规则。修改完成后单击“确定”保存配置。

    如果您需要增加多个采集规则,可在rules字段下添加多个配置,关于采集规则配置详情请参见Metrics Discovery and Presentation Configuration

    针对本示例中的nginx:export应用,自定义采集规则示例如下:
    rules:
    - seriesQuery: '{__name__=~"^nginx_.*",container!="POD",namespace!="",pod!=""}'
      resources:
        overrides:
          namespace:
            resource: namespace
          pod:
            resource: pod
      name:
        matches: (.*)
      metricsQuery: 'sum(<<.Series>>{<<.LabelMatchers>>,container!="POD"}) by (<<.GroupBy>>)'
    说明:

    上述示例仅针对本示例中的nginx:export应用,如需采集自定义指标请根据官方指导自行添加或修改规则。

    图2 修改配置数据

  4. 重新部署monitoring命名空间下的custom-metrics-apiserver工作负载。

    图3 重新部署custom-metrics-apiserver

  5. 等custom-metrics-apiserver工作负载成功运行,在创建HPA策略时,即可选择nginx:export应用上报的自定义指标。详情请参见HPA策略

    图4 使用自定义指标创建HPA策略

访问Grafana

Prometheus插件同时安装了Grafana(一款开源可视化工具),并且与Prometheus进行了对接。您可以创建一个公网LoadBalancer类型Service,这样就可以从公网访问Grafana,从Grafana中看到Prometheus的监控数据。

单击访问地址,访问Grafana,选择合适的DashBoard,即可以查到相应的聚合内容。

  1. 登录CCE控制台,选择一个已安装Prometheus插件的集群,在左侧导航栏中选择“服务发现”
  2. 单击右上角“YAML创建”,为Grafana创建一个公网LoadBalancer类型Service。

    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: grafana-lb     #服务名称,可自定义
      namespace: monitoring
      labels:
        app: grafana
      annotations:
        kubernetes.io/elb.id: 038ff***     #请替换为集群所在VPC下的ELB实例ID,且ELB实例为公网访问类型
    spec:
      ports:
        - name: cce-service-0
          protocol: TCP
          port: 80     #服务端口号,可自定义
          targetPort: 3000     #Grafana的默认端口号,无需更改
      selector:
        app: grafana
      type: LoadBalancer

  3. 创建完成后在浏览器访问“负载均衡公网IP地址:服务端口”,访问Grafana并选择合适的DashBoard,即可以查到相应的聚合内容。

附录:Grafana数据持久化

如果Grafana数据没有持久化,Grafana容器重启会导致数据丢失。您可以给Grafana容器挂载云存储,从而实现Grafana数据持久化。

  1. 请参见通过kubectl连接集群,使用kubectl连接Grafana所在集群。
  2. 创建云硬盘存储PVC。

    apiVersion: v1
    kind: PersistentVolumeClaim
    metadata:
      name: grafana-pvc
      namespace: monitoring
      annotations:
        everest.io/disk-volume-type: SSD
      labels:
        failure-domain.beta.kubernetes.io/region: ae-ad-1
        failure-domain.beta.kubernetes.io/zone: 
    spec:
      accessModes:
      - ReadWriteOnce
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi
      storageClassName: csi-disk

    云硬盘必须与Grafana所在节点在同一个可用区,否则无法挂载。

    • failure-domain.beta.kubernetes.io/region:云硬盘所在的区域。
    • failure-domain.beta.kubernetes.io/zone:云硬盘所在的AZ。
    • storage:云硬盘大小,请根据需要选择。

    您还可以在CCE控制台创建云硬盘存储,具体方法请参见通过控制台自动创建云硬盘存储

  3. 修改Grafana工作负载配置,挂载云硬盘。

    kubectl edit deploy grafana -n monitoring

    在YAML文件中给容器添加云硬盘挂载,如下所示。其中PVC名称必须与2中名称一致,挂载路径必须为“/var/lib/grafana”

    另外必须修改grafana负载的升级策略,最大Pod数量为1。

    ...
      template:
        spec:
          volumes:
            - name: cce-pvc-grafana
              persistentVolumeClaim:
                claimName: grafana-pvc
    ...
          containers:
            - volumeMounts:
                - name: cce-pvc-grafana
                  mountPath: /var/lib/grafana
    ...
      strategy:
        type: RollingUpdate
        rollingUpdate:
          maxUnavailable: 1
          maxSurge: 1

    修改完成后保存配置,Grafana负载会升级并挂载云硬盘。

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