前言

为什么 prometheus 是为云原生监控而生的

• 想必你不止一次的地据说了 prometheus 是为云原生监控而生的，那你有没有想过这句话意味着什么呢？
• 咱们晓得在云原生中应用容器和 k8s 环境作为根底运行环境

• 一体化架构被拆分成泛滥扩散的微服务，而微服务的变更和扩缩容是特地频繁的，也就导致采集的指标信息变动频繁。这就给时序监控零碎提出了两个要求：

  • 须要采集运行在跨多个宿主机上的海量 pod 容器
  • 同时要及时感知到他们的变动
  • 同时要构建残缺的 k8s 监控生态，能有
• 其实说白了就是在云原生环境中监控变得更难了，更简单了。所以须要一个在设计之初就适宜云原生监控场景的零碎，而 prometheus 就是这么设计的。

prometheus 到底做了哪些改良，能配得上 k8 ?

k8s 中应该关注哪些指标

我在上面的表格中简略列举了下咱们在 k8s 须要关注的四大块指标：

适配 1. sdk+ 指标自裸露 +pull 模型：构建 k8s 监控的整个生态

• 在下面的列举的表格中咱们看到在 k8s 须要关注的四大块指标
• 其实咱们能够简略地把 k8s 的使用者分为两种角色：k8s 集群管理员和普通用户。每种角色关注的指标不雷同

本人采集岂不累死了？

• 既然需要这么多，如果只是由监控零碎本人采集，第一很累，第二构建不出这么残缺的生态

奥秘

• prometheus 是 pull 模型采集的，各个被监控的源只须要将本身指标裸露在本地 http 端口中，prometheus 就能够拜访接口来采集指标
• prometheus 在 k8s 中也是这样的，组件须要裸露本身指标，如咱们在容器根底资源指标中提到的 kubelet 内置 cadvisor 指标就是裸露在 10250 端口下的 /metrics/cadvisor 下。
• prometheus 通过 k8s 服务发现这些指标源实现采集

适配 2. k8s 服务发现

举例

• 一、endpoint 级别的服务发现：举例 在采集 apiserver、kube-controller-manager 等

kubernetes_sd_configs:
   role: endpoints

• 二、node 级别的服务发现：举例 在采集 cadvisor 和 kubelet 本身指标时

  kubernetes_sd_configs:
  - role: node

• 三、node 级别的服务发现：举例 在采集 pod 自打点指标时

  kubernetes_sd_configs:
  - role: pod
    follow_redirects: true

解读：watch 即时更新

• 通过 watch 即时发现资源变动，就满足了咱们一开始提出的云原生状况下监控的挑战之一，要及时感知到采集源的变动。
• 同时在 k8s 大二层环境中，prometheus 能够拜访到发现进去的的 endpoint、node、pod

适配 3. 采集鉴权：token & 证书

k8s 中很多接口都要鉴权，甚至还须要 tls 双向认证

• 同时咱们晓得在 k8s 中很多接口都是带有拜访鉴权的，比方咱们间接拜访 k8s node 上的 kubelet 的 /metrics/cadvisor 接口会返回未受权。如上面所示

[root@Kubernetes-node01 logs]# curl -k https://localhost:10250/metrics/cadvisor
Unauthorized

• prometheus 在采集 cadvisor 指标时同样面临鉴权问题

解决办法

• 聪慧的 prometheus 开发人员通过在采集中反对配置中相干 token 和证书来解决这个问题，如上面的配置代表有一个 token 文件，同时还有一个证书文件。

bearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token
tls_config:
ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
insecure_skip_verify: true

• 咱们在应用 k8s 时晓得，k8s 通过 service account,clusterrolebinding 来解决 token、证书挂载问题
• prometheus 也是利用了这一点，在创立 prometheus 容器是相干的 service account,clusterrolebinding 配置的示例如下：

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 # api 的 version
kind: ClusterRole # 类型
metadata:
  name: prometheus
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: # 资源
  - nodes
  - nodes/proxy
  - services
  - endpoints
  - pods
  verbs: ["get", "list", "watch"] 
- apiGroups:
  - extensions
  resources:
  - ingresses
  verbs: ["get", "list", "watch"]
- nonResourceURLs: ["/metrics"]
  verbs: ["get"]
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: prometheus # 自定义名字
  namespace: kube-system # 命名空间
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: prometheus
roleRef: # 抉择须要绑定的 Role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects: # 对象
- kind: ServiceAccount
  name: prometheus
  namespace: kube-system

• 咱们在创立相干 prometheus 的 statsfulset 时须要在 prometheus yaml 中须要配置对应的 serviceAccountNameserviceAccountName: prometheus
• 配置好之后 Kubernetes 会将对应的 token 和证书文件挂载到 pod 中。
• 咱们 exec 进入 prometheus 的 pod 中就能够查看到相干文件在/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/，如下图所示：

/ # ls /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ -l
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 13 Jan 7 20:54 ca.crt -> ..data/ca.crt
lrwxrwxrwx 1 root root 16 Jan 7 20:54 namespace -> ..data/namespace
lrwxrwxrwx 1 root root 12 Jan 7 20:54 token -> ..data/token
/ # df -h |grep service
tmpfs 7.8G 12.0K 7.8G 0% /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
/ # 

• 在采集 etcd 时须要配置相干证书的 secret

  kubectl create secret generic etcd-certs --from-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt --from-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key --from-file=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt -n kube-system
  

适配 4. 弱小的 relabel 能力 做标签截取、变换、动态分片

prometheus relabel 阐明

• 文档地址 https://prometheus.io/docs/pr…

利用 1：labelmap 在采集 cadvisor 指标时 对服务发现标签 key 名字截取

• 在采集 cadvisor 时能够看到服务发现源给增加了很多 __meta_kubernetes_node_label_ 结尾的标签

• 然而这些标签名字太长了，须要精简。咱们应用如下的 relabel 配置

relabel_configs:
- separator: ;
regex: __meta_kubernetes_node_label_(.+)
replacement: $1
action: labelmap

• 以这个标签为例，__meta_kubernetes_node_label_kubernetes_io_os="linux"，下面的配置代表匹配_meta_kubernetes_node_label_结尾的 key，只保留前面的局部，所以在最终的标签看到的就是beta_kubernetes_io_os="linux"。
• labelmap 代表匹配到的标签赋值给指标标签

利用 2：replace 在采集 pod 自定义指标 对标签进行赋值

• 咱们在应用 pod 自定义指标时在 pod yaml 的 spec.template.metadata.annotations 中须要定义三个以 prometheus.io 结尾的配置，散布代表是否须要 prometheus 采集、metrics 裸露的端口、metrics 的 http path 信息，具体配置如下：

  spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd-elasticsearch
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd-elasticsearch
      annotations:
        prometheus.io/scrape: 'true'
        prometheus.io/port: '9102'
        prometheus.io/path: 'metrics'

• 在采集 pod 自定义指标时采纳如下

  relabel_configs:
  - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_scrape]
    separator: ;
    regex: "true"
    replacement: $1
    action: keep
  - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_path]
    separator: ;
    regex: (.+)
    target_label: __metrics_path__
    replacement: $1
    action: replace
  - source_labels: [__address__, __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_port]
    separator: ;
    regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+)
    target_label: __address__
    replacement: $1:$2
    action: replace

• 意思是将 __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_path 赋值给 __metrics_path__
• 意思是将相干 __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_port赋值给 __address__前面的端口

利用 2：keep 做过滤，在采集服务组件 endpoint 时

• endpoint 资源是裸露 一个服务的 ip 地址和 port 的列表
• 代表采纳 k8s 服务发现 endpoint，endpoint 会十分多，所以须要过滤 apiserver 的

kubernetes_sd_configs:
- role: endpoints

• 过滤伎俩为 标签 __meta_kubernetes_namespace 匹配 default 并且 __meta_kubernetes_service_name 匹配 kubernetes 并且 __meta_kubernetes_endpoint_port_name 匹配 https，咋样呢：keep

relabel_configs:
- source_labels: [__meta_kubernetes_namespace, __meta_kubernetes_service_name, __meta_kubernetes_endpoint_port_name]
separator: ;
regex: default;kubernetes;https
replacement: $1
action: keep

• k8s 会在 default namespace 中创立 apiserver 的 service

  $ kubectl get svc -A |grep  443
  default         kubernetes                                     ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP                  9d

• 最初获取到的 endpoint 转换为采集门路为：https://masterip:6443/metrics

prometheus 为 k8s 监控做的适配工作