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用Prometheus监控K8S，目前最实用的部署方式都说全

 
 
在过去的几年中，云计算已经成为及分布式计算最火热的技术之一，其中Docker、Kubernetes、Prometheus等开源软件的发展极大地推动了云计算的发展。本文首先从Prometheus是如何监控Kubernetes入手，介绍Prometheus Operator组件。接着详细介绍基于Kubernetes的两种Prometheus部署方式，最后介绍服务配置、监控对象以及和告警。通过本文，大家可以在Kubernetes集群的基础上学习和搭建完善的Prometheus监控系统。
 
一、Prometheus与Kubernetes完美结合
Kubernetes使用Docker进行容器管理，如果说Docker和kubernetes的搭配是云原生时代的基石，那么Prometheus为云原生插上了飞翔的翅膀。随着云原生社区的不断壮大，应用场景越来越复杂，需要一套针对云原生环境的完善并且开放的监控平台。在这样的环境下，Prometheus应运而生，天然支持Kubernetes。
 
1、Kubernetes Operator
在Kubernetes的支持下，管理和伸缩Web应用、移动应用后端以及API服务都变得比较简单了。因为这些应用一般都是无状态的，所以Deployment这样的基础Kubernetes API对象就可以在无需附加操作的情况下，对应用进行伸缩和故障恢复了。
 
而对于数据库、缓存或者监控系统等有状态应用的管理，就是挑战了。这些系统需要掌握应用领域的知识，正确地进行伸缩和升级，当数据丢失或不可用的时候，要进行有效的重新配置。我们希望这些应用相关的运维技能可以编码到软件之中，从而借助Kubernetes 的能力，正确地运行和管理复杂应用。
 
Operator这种软件，使用TPR（第三方资源，现在已经升级为CRD）机制对Kubernetes API进行扩展，将特定应用的知识融入其中，让用户可以创建、配置和管理应用。与Kubernetes的内置资源一样，Operator操作的不是一个单实例应用，而是集群范围内的多实例。
 
2、Prometheus Operator
Kubernetes的Prometheus Operator为Kubernetes服务和Prometheus实例的部署和管理提供了简单的监控定义。
 
安装完毕后，Prometheus Operator提供了以下功能：
创建/毁坏。在Kubernetes namespace中更容易启动一个Prometheus实例，一个特定的应用程序或团队更容易使用的Operato。
简单配置。配Prometheus的基础东西，比如在Kubernetes的本地资源versions， persistence，retention policies和replicas。
Target Services通过标签。基于常见的Kubernetes label查询，自动生成监控target配置；不需要学习Prometheus特定的配置语言。
 
Prometheus Operator架构如图1所示。

 

 
图1　Prometheus Operator架构
 
架构中的各组成部分以不同的资源方式运行在Kubernetes集群中，它们各自有不同的作用。
 
Operator：Operator资源会根据自定义资源（Custom Resource Definition，CRD）来部署和管理Prometheus Server，同时监控这些自定义资源事件的变化来做相应的处理，是整个系统的控制中心。
Prometheus： Prometheus资源是声明性地描述Prometheus部署的期望状态。
Prometheus Server： Operator根据自定义资源Prometheus类型中定义的内容而部署的Prometheus Server集群，这些自定义资源可以看作用来管理Prometheus Server 集群的StatefulSets资源。
ServiceMonitor：ServiceMonitor也是一个自定义资源，它描述了一组被Prometheus监控的target列表。该资源通过标签来选取对应的Service Endpoint，让Prometheus Server通过选取的Service来获取Metrics信息。
Service：Service资源主要用来对应Kubernetes集群中的Metrics Server Pod，提供给ServiceMonitor选取，让Prometheus Server来获取信息。简单说就是Prometheus监控的对象，例如Node Exporter Service、My Exporter Service等。
Alertmanager：Alertmanager也是一个自定义资源类型，由Operator根据资源描述内容来部署Alertmanager集群。
 
二、在Kubernetes上部署Prometheus的传统方式
本节详细介绍Kubernetes通过YAML文件方式部署Prometheus的过程，即按顺序部署了Prometheus、kube-state-metrics、node-exporter以及Grafana。图2展示了各个组件的调用关系。

 

 
图2　传统方式Kubernetes部署Prometheus
 
在Kubernetes Node上部署Node exporter，获取该节点物理机或者虚拟机的监控信息，在Kubernetes Master上部署kube-state-metrics获取Kubernetes集群的状态。所有信息汇聚到Prometheus进行处理和存储，然后通过Grafana进行展示。
 
1、Kubernetes部署Prometheus 
部署对外可访问Prometheus，首先需要创建Prometheus所在命名空间，然后创建Prometheus使用的RBAC规则，创建Prometheus的configmap来保存配置文件。创建service进行固定集群IP访问，创建deployment部署带有Prometheus容器的pod，最后创建ingress实现外部域名访问Prometheus。
 
部署顺序如图3所示。

 

 
图3　Kubernetes集群架构
 
创建名为monitoring命名空间，相关对象都部署到该命名空间，使用以下命令创建命名空间：
$ kubectl create -f ns-monitoring.yaml 
 
ns-monitoring.yaml文件内容如下：
 
apiVersion: v1
    kind: Namespace
    metadata:
name: monitoring
 
可以看到该YAML文件使用的apiVersion版本是v1，kind是Namespace，命名空间的名字是monitoring。
 
使用以下命令确认名为monitoring的ns已经创建成功：
$ kubectl get ns monitoring
NAME         STATUS    AGE
monitoring   Active    1d
 
创建RBAC规则，包含ServiceAccount、ClusterRole、ClusterRoleBinding三类YAML文件。Service Account 是面向命名空间的，ClusterRole、ClusterRoleBinding是面向整个集群所有命名空间的，可以看到ClusterRole、ClusterRoleBinding对象并没有指定任何命名空间。ServiceAccount中可以看到，名字是prometheus-k8s，在monitoring命名空间下。ClusterRole一条规则由apiGroups、resources、verbs共同组成。ClusterRoleBinding中subjects是访问API的主体，subjects包含users、groups、service accounts三种类型，我们使用的是ServiceAccount类型，使用以下命令创建RBAC：
kubectl create -f prometheus-rbac.yaml
 
rometheus-rbac.yaml文件内容如下：
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
    name: prometheus-k8s
    namespace: monitoring
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: prometheus
rules:
- apiGroups: [""]
    resources: ["nodes", "services", "endpoints", "pods"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]
- apiGroups: [""]
    resources: ["configmaps"]
    verbs: ["get"]
- nonResourceURLs: ["/metrics"]
    verbs: ["get"]
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
    name: prometheus
roleRef:
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: ClusterRole
    name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
    name: prometheus-k8s
    namespace: monitoring
 
使用以下命令确认RBAC是否创建成功：
$ kubectl get sa prometheus-k8s -n monitoring
NAME       SECRETS   AGE
prometheus-k8s   1         1d
 
$ kubectl get clusterroleprometheus
NAME     AGE
prometheus   1d
$ kubectl get clusterrolebinding prometheus
NAME     AGE
prometheus   1d
 
使用ConfigMap方式创建Prometheus配置文件，YAML文件中使用的类型是ConfigMap，命名空间为monitoring，名称为prometheus-core，apiVersion是v1，data数据中包含prometheus.yaml文件，内容是prometheus.yaml: |这行下面的内容。使用以下命令创建Prometheus的配置文件：
$ kubectl create -f prometheus-core-cm.yaml
 
prometheus-core-cm.yaml文件内容如下：
kind: ConfigMap
metadata:
    creationTimestamp: null
    name: prometheus-core
    namespace: monitoring
apiVersion: v1
data:
    prometheus.yaml: |
        global:
            scrape_interval: 15s
            scrape_timeout: 15s
            evaluation_interval: 15s
        alerting:
            alertmanagers:
            - static_configs:
                - targets: ["10.254.127.110:9093"]
        rule_files:
            - "/etc/prometheus-rules/*.yml"
        scrape_configs:
        - job_name: 'kubernetes-apiservers'
            kubernetes_sd_configs:
            - role: endpoints
            scheme: https
            tls_config:
                ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
            bearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token
            relabel_configs:
            - source_labels: [__meta_kubernetes_namespace, __meta_kubernetes_service_name, __meta_kubernetes_endpoint_port_name]
                action: keep
                regex: default;kubernetes;https
 
由于篇幅有限，该配置文件只有一个名为kubernetes-apiservers的job，完整配置请查看源码文件。
 
使用以下命令查看已创建的配置文件prometheus-core：
$ kubectl get cm -n monitoring prometheus-core
NAME              DATA      AGE
prometheus-core   1         1d
 
通过以下命令查看配置文件prometheus-core的详细信息：
$ kubectl get cm -n monitoring prometheus-core -o yaml
 
创建prometheus rules配置文件，使用ConfigMap方式创建prometheus rules配置文件，包含的内容是两个文件，分别是node-up.yml和cpu-usage.yml。使用以下命令创建Prometheus的另外两个配置文件：
$ kubectl create -f prometheus-rules-cm.yaml
 
prometheus-rules-cm.yaml文件内容如下：
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
    name: prometheus-rules
    namespace: monitoring
data:
    node-up.yml: |
        groups:
        - name: server_rules
            rules:
            - alert: 机器宕机
                expr: up{component="node-exporter"} != 1
                for: 1m
                labels:
                    severity: "warning"
                    instance: "{{ $labels.instance }}"
                annotations:
                    summary: "机器 {{ $labels.instance }} 处于down的状态"
                    description: "{{ $labels.instance }} of job {{ $labels.job }} 
                    已经处于down状态超过1分钟，请及时处理"
    cpu-usage.yml: |
        groups:
        - name: cpu_rules
            rules:
            - alert: cpu 剩余量过低
                expr: 100 - (avg by (instance) (irate(node_cpu_seconds_total{mode=
                    "idle"}[5m])) * 100) > 85
                for: 1m
                labels:
                    severity: "warning"
                    instance: "{{ $labels.instance }}"
                annotations:
                    summary: "机器 {{ $labels.instance }} cpu 已用超过设定值"
                    description: "{{ $labels.instance }} CPU 用量已超过 85% (current 
                                 value is: {{ $value }})，请及时处理。"     
 
本节的配置文件是Prometheus告警信息的配置文件，篇幅有限，可在文件后继续增加告警信息文件。
 
使用以下命令查看已下发的配置文件prometheus-core：
$ kubectl get cm -n monitoring prometheus-rules
NAME               DATA      AGE
prometheus-rules   11        1d
 
使用以下命令查看配置文件prometheus-core详细信息：
$ kubectl get cm -n monitoring prometheus-rules -o yaml
 
创建prometheus svc，会生成一个CLUSTER-IP进行集群内部的访问，CLUSTER-IP也可以自己指定。使用以下命令创建Prometheus要用的service：
$ kubectl create -f prometheus-service.yaml
 
prometheus-service.yaml文件内容如下：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: prometheus
    namespace: monitoring
    labels:
        app: prometheus
        component: core
    annotations:
        prometheus.io/scrape: 'true'
spec:
    ports:
        - port: 9090
            targetPort: 9090
            protocol: TCP
            name: webui
    selector:
        app: prometheus
          component: core
 
使用以下命令查看已创建的名为prometheus的service：
$ kubectl get svc prometheus  -n monitoring
NAME     TYPE     CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP  PORT(S)   AGE
prometheus   ClusterIP   10.254.192.194          9090/TCP   1d
 
使用deployment方式创建prometheus实例，命令如下：
$ kubectl create -f prometheus-deploy.yaml
 
prometheus-deploy.yaml文件内容如下：
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
    name: prometheus-core
    namespace: monitoring
    labels:
        app: prometheus
        component: core
spec:
    replicas: 1
    template:
        metadata:
            name: prometheus-main
            labels:
                app: prometheus
                component: core
        spec:
            serviceAccountName: prometheus-k8s
            nodeSelector:
                kubernetes.io/hostname: 192.168.10.2
            containers:
            - name: prometheus
                image: zqdlove/prometheus:v2.0.0
                args:
                    - '--storage.tsdb.retention=15d'
                    - '--config.file=/etc/prometheus/prometheus.yaml'
                    - '--storage.tsdb.path=/home/prometheus_data'
                    - '--web.enable-lifecycle' 
                ports:
                - name: webui
                    containerPort: 9090
                resources:
                    requests:
                        cpu: 20000m
                        memory: 20000M
                    limits:
                        cpu: 20000m
                        memory: 20000M
                securityContext:
                    privileged: true
                volumeMounts:
                - name: data
                    mountPath: /home/prometheus_data
                - name: config-volume
                    mountPath: /etc/prometheus
                - name: rules-volume
                    mountPath: /etc/prometheus-rules
                - name: time
                    mountPath: /etc/localtime
            volumes:
            - name: data
                hostPath:
                    path: /home/cdnadmin/prometheus_data 
            - name: config-volume
                configMap:
                    name: prometheus-core
            - name: rules-volume
                configMap:
                    name: prometheus-rules
            - name: time
                hostPath:
                    path: /etc/localtime
 
使用以下命令查看已创建的名字为prometheus-core的deployment的状态：
$ kubectl get deployment prometheus-core  -n monitoring
NAME      DESIRED  CURRENT  UP-TO-DATE  AVAILABLE  AGE
prometheus-core   1         1         1            1           1d
 
返回信息表示部署期望的pod有1个，当前有1个，更新到状态的有1个，可用的有1个，pod当前的年龄是1天。
 
创建prometheus ingress实现外部域名访问，使用以下命令创建Ingress：
$ kubectl create -f prometheus_Ingress.yaml
 
prometheus_Ingress.yaml文件内容如下：
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
    name: traefik-prometheus
    namespace: monitoring
spec:
    rules:
    - host: prometheus.test.com
        http:
            paths:
            - path: /
                backend:
                    serviceName: prometheus
                    servicePort: 9090
 
将prometheus.test.com域名解析到Ingress服务器，此时可以通过prometheus.test.com访问Prometheus的监控数据的界面了。
 
使用以下命令查看已创建Ingress的状态：
$ kubectl get ing traefik-prometheus-n monitoring
NAME             HOSTS           ADDRESS   PORTS   AGE
traefik-prometheus   prometheus.test.com80      1d
 
将域名prometheus.test.com指向Ingress服务器，并访问该域名，主界面如图4所示。

 

 
图4　主界面
 
2、Kubernetes部署kube-state-metrics
kube-state-metrics使用名为monitoring的命名空间，在上节已创建，不需要再次创建，通过以下命令确认ns创建是否成功：
$ kubectl get ns monitoring
NAME         STATUS    AGE
monitoring   Active    1d
 
创建RBAC，包含ServiceAccount、ClusterRole、ClusterRoleBinding三类YAML文件，本节RBAC内容结构和上节中内容类似。使用以下命令创建kube-state-metrics RBAC：
$ kubectl create -f kube-state-metrics-rbac.yaml
 
kube-state-metrics-rbac.yaml文件内容如下：
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
    name: kube-state-metrics
    namespace: monitoring
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
    name: kube-state-metrics
rules:
- apiGroups: [""]
    resources: ["nodes","pods","services","resourcequotas",
      "replicationcontrollers","limitranges"]
    verbs: ["list", "watch"]
- apiGroups: ["extensions"]
    resources: ["daemonsets","deployments","replicasets"]
    verbs: ["list", "watch"]
- apiGroups: ["batch/v1"]
    resources: ["job"]
    verbs: ["list", "watch"]
- apiGroups: ["v1"]
    resources: ["persistentvolumeclaim"]
    verbs: ["list", "watch"]
- apiGroups: ["apps"]
    resources: ["statefulset"]
    verbs: ["list", "watch"]
- apiGroups: ["batch/v2alpha1"]
    resources: ["cronjob"]
    verbs: ["list", "watch"]
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
    name: kube-state-metrics
roleRef:
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: ClusterRole
    name: kube-state-metrics
#  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
    name: kube-state-metrics
    namespace: monitoring
 
使用以下命令确认RBAC是否创建成功，命令分别获取已创建的ServiceAccount、ClusterRole、ClusterRoleBinding：
$ kubectl get sa kube-state-metrics -n monitoring
NAME         SECRETS   AGE
kube-state-metrics   1         1d
$ kubectl get clusterrole kube-state-metrics
NAME           AGE
kube-state-metrics   1d
$ kubectl get clusterrolebinding kube-state-metrics
NAME          AGE
kube-state-metrics   1d
 
使用以下命令创建kube-state-metrics Service：
$ kubectl create -f kube-state-metrics-service.yaml
 
kube-state-metrics-service.yaml文件内容如下：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    annotations:
        prometheus.io/scrape: 'true'
    name: kube-state-metrics
    namespace: monitoring
    labels:
        app: kube-state-metrics
spec:
    ports:
    - name: kube-state-metrics
        port: 8080
        protocol: TCP
    selector:
        app: kube-state-metrics
 
使用以下命令查看名为kube-state-metrics的Service：
$ kubectl get svc kube-state-metrics -n monitoring
NAME       TYPE     CLUSTER-IP  EXTERNAL-IP  PORT(S)    AGE
kube-state-metrics   ClusterIP   10.254.76.203          8080/TCP   1d
 
使用以下命令创建名为kube-state-metrics的deployment，用来部署kube-state-metrics Docker容器：
$ kubectl create -f kube-state-metrics-deploy.yaml
 
kube-state-metrics-deploy.yaml文件内容如下：
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
    name: kube-state-metrics
    namespace: monitoring
spec:
    replicas: 1
    template:
        metadata:
            labels:
                app: kube-state-metrics
        spec:
            serviceAccountName: kube-state-metrics
            nodeSelector:
                type: k8smaster
            containers:
            - name: kube-state-metrics
                image: zqdlove/kube-state-metrics:v1.0.1
                ports:
                - containerPort: 8080
 
使用以下命令查看monitoring命名空间下名为kube-state-metrics的deployment的状态信息：
$ kubectl get deployment  kube-state-metrics -n monitoring
NAME      DESIRED   CURRENT  UP-TO-DATE  AVAILABLE  AGE
kube-state-metrics   1         1         1            1           1d
 
使用以下命令查看相关的详细信息：
$ kubectl get deployment  kube-state-metrics -n monitoring  -o yaml
$ kubectl describe  deployment  kube-state-metrics -n monitoring
 
通过上节已部署的Prometheus界面如图5所示。
 

 

图5　Prometheus监控目标
 
3、Kubernetes部署node-exporter
在Prometheus中负责数据汇报的程序统一称为Exporter，而不同的Exporter负责不同的业务。它们具有统一命名格式，即xx_exporter，例如，负责主机信息收集的node_exporter。本节为安装node_exporter的教程。node_exporter主要用于*NIX系统监控，用Golang编写。
 
node-exporter使用名为monitoring的命名空间，上节已创建，不需要再次创建，通过以下命令确认ns创建是否成功：
$ kubectl get ns monitoring
NAME         STATUS    AGE
monitoring   Active    1d
 
使用以下命令部署node-exporter service：
$ kubectl create -f node_exporter-service.yaml
 
node_exporter-service.yaml文件内容如下：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    annotations:
        prometheus.io/scrape: 'true'
    name: prometheus-node-exporter
    namespace: monitoring
    labels:
        app: prometheus
        component: node-exporter
spec:
    clusterIP: None
    ports:
        - name: prometheus-node-exporter
            port: 9100
            protocol: TCP
    selector:
        app: prometheus
        component: node-exporter
    type: ClusterIP
 
使用以下命令查看monitoring命名空间下名为prometheus-node-exporter的service：
$ kubectl get svc prometheus-node-exporter -n monitoring
NAME              TYPE      CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
prometheus-node-exporter   ClusterIP   None               9100/TCP   1d
 
使用daemonset方式创建node-exporter容器，命令如下：
$ kubectl create -f node_exporter-daemonset.yaml
 
node_exporter-daemonset.yaml文件详细内容如下：
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
    name: prometheus-node-exporter
    namespace: monitoring
    labels:
        app: prometheus
        component: node-exporter
spec:
    template:
        metadata:
            name: prometheus-node-exporter
            labels:
                app: prometheus
                component: node-exporter
        spec:
            containers:
            - image: zqdlove/node-exporter:v0.16.0
                name: prometheus-node-exporter
                ports:
                - name: prom-node-exp
                    containerPort: 9100
                    hostPort: 9100
                resources:
                    requests:
                      # cpu: 20000m
                        cpu: "0.6"
                        memory: 100M
                    limits:
                        cpu: "0.6"
                        #cpu: 20000m
                        memory: 100M
                command:
                - /bin/node_exporter
                - --path.procfs
                - /host/proc
                - --path.sysfs
                - /host/sys
                -  --collector.filesystem.ignored-mount-points
                - ^/(sys|proc|dev|host|etc)($|/)
                volumeMounts:
                - name: proc
                    mountPath: /host/proc
                - name: sys
                    mountPath: /host/sys
                - name: root
                    mountPath: /rootfs
            volumes:
            - name: proc
                hostPath:
                    path: /proc
            - name: sys
                hostPath:
                    path: /sys
            - name: root
                hostPath:
                    path: /
            // 此处可以指定固定IP 192.168.10.3不部署服务
            // affinity:
            //  nodeAffinity:
            //  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            //      nodeSelectorTerms:
            //      - matchExpressions:
            //          - key: kubernetes.io/hostname
            //            operator: NotIn
            //            values:
            //            - 192.168.10.3
 
            hostNetwork: true
            hostPID: true
 
查看monitoring命令空间下名为prometheus-node-exporter的daemonset的状态，命令如下：
$ kubectl get ds prometheus-node-exporter -n monitoring
NAME DESIRED CURRENT READYUP-TO-DATE AVAILABLENODE SELECTOR AGE
prometheus-node-exporter   3    3    3331d
 
从返回信息可以看到，名为prometheus-node-exporter的daemonset，当前有3个实例，都已经是Ready状态，都可用。
 
查看monitoring命令空间下名为prometheus-node-exporter的daemonset的详细状态信息，命令如下：
$ kubectl get ds prometheus-node-exporter -n monitoring -o yaml
$ kubectl describe ds prometheus-node-exporter -n monitoring
 
4、Kubernetes部署Grafana
Grafana使用名为monitoring的命名空间，前面小节已经创建，不需要再次创建，通过以下命令确认ns创建是否成功：
$ kubectl get ns monitoring
NAME         STATUS    AGE
monitoring   Active    1d
 
使用以下命令创建Grafana Service：
$ kubectl create -f grafana-service.yaml
 
grafana-service.yaml文件内容如下：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: grafana
    namespace: monitoring
    labels:
        app: grafana
        component: core
spec:
    ports:
        - port: 3000
    selector:
        app: grafana
          component: core
 
使用以下命令查看monitoring命令空间下名为grafana的service的信息：
$ kubectl get svc grafana -n monitoring
NAME      TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
grafana   ClusterIP   10.254.254.2          4444/TCP   1d
 
使用deployment方式部署Grafana，命令如下：
$ kubectl create -f grafana-deploy.yaml
 
grafana-deploy.yaml文件内容如下：
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
    name: grafana-core
    namespace: monitoring
    labels:
        app: grafana
        component: core
spec:
    replicas: 1
    template:
        metadata:
            labels:
                app: grafana
                component: core
        spec:
            nodeSelector:
                kubernetes.io/hostname: 192.168.10.2
            containers:
            - image: zqdlove/grafana:v5.0.0
                name: grafana-core
                imagePullPolicy: IfNotPresent
                #securityContext:
                  # privileged: true
                # env:
                resources:
                    # keep request = limit to keep this container in guaranteed class
                    limits:
                        cpu: 10000m
                        memory: 32000Mi
                    requests:
                        cpu: 10000m
                        memory: 32000Mi
                env:
                    # The following env variables set up basic auth twith the 
                      default admin user and admin password
                    - name: GF_AUTH_BASIC_ENABLED
                        value: "true"
                    - name: GF_AUTH_ANONYMOUS_ENABLED
                        value: "false"
                    # - name: GF_AUTH_ANONYMOUS_ORG_ROLE
                    #   value: Admin
                    # does not really work, because of template variables in exported 
                      dashboards:
                    # - name: GF_DASHBOARDS_JSON_ENABLED
                    #   value: "true"
                readinessProbe:
                    httpGet:
                        path: /login
                        port: 3000
                    # initialDelaySeconds: 30
                    # timeoutSeconds: 1
                volumeMounts:
                - name: grafana-persistent-storage
                    mountPath: /var
                - name: grafana
                    mountPath: /etc/grafana
       # - name: grafana-ldap-grafana
       #   mountPath: /etc/grafana
       # - name: grafana-ldap-conf
       #   mountPath: /usr/share/grafana/conf
            volumes:
            - name: grafana-persistent-storage
                emptyDir: {}
            - name: grafana
                hostPath:
                    path: /etc/grafana
          # - name: grafana-ldap-grafana
            #  configMap:
              #   name: grafana-ldap-grafana-configmap
     # - name: grafana-ldap-conf
     #   configMap:
     #     name: grafana-ldap-conf-configmap
 
查看monitoring命令空间下名为grafana-core的deployment的状态，信息如下：
$ kubectl get deployment grafana-core -n monitoring
NAME         DESIRED  CURRENT  UP-TO-DATE      AVAILABLE    AGE
grafana-core   1         1         1            1           1d
 
要查看monitoring命令空间下名为grafana-core的deployment的详细信息，使用以下命令：
$ kubectl get deployment grafana-core -n monitoring -o yaml
$ kubectl describe deployment grafana-core -n monitoring
 
创建grafana ingress实现外部域名访问，命令如下：
$ kubectl create -f grafana-ingress.yaml
 
grafana-ingress.yaml文件内容如下：
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
    name: traefik-grafana
    namespace: monitoring
spec:
    rules:
    - host: grafana.test.com
        http:
            paths:
            - path: /
                backend:
                    serviceName: grafana
                    servicePort: 4444
 
查看monitoring命名空间下名为traefik-grafana的Ingress，使用以下命令：
$ kubectl get ingress traefik-grafana -n monitoring
NAME         HOSTS             ADDRESS   PORTS     AGE
traefik-grafana   grafana.test.com         80        1d
 
查看monitoring命名空间下名为traefik-grafana的Ingress的详细信息，使用以下命令：
$ kubectl get ingress traefik-grafana  -n monitoring -o yaml
 
将grafana.test.com解析到Ingress服务器，此时可以通过grafana.test.com访问Grafana的监控展示的界面。
 
三、通过Operator方式部署Prometheus
传统方式部署步骤相对复杂，随着Operator的日益成熟，推荐使用Operator方式部署Prometheus。通过Operator方式部署Prometheus，可将更多的操作集成到Operator中，简化了操作过程，也使部署更加简单。本节详细介绍在Kubernetes中使用Operator方式部署整套Prometheus监控。
 
1、Kubernetes基础环境
部署Prometheus依赖的基础环境如下：
Kubernetes版本为1.14.0。
helm版本为v2.13.1。
按需要安装coreDNS、Nginx。
 
本节使用Helm安装。Helm chart根据实际使用修改。
 
2、安装Prometheus Operator
使用git下载prometheus-operator源码，并进入到源码目录，如下所示：
git clone https:// github.com/coreos/prometheus-operator.git
cd prometheus-operator
 
使用git将软件切换到v0.29.0版本，并进入到helm目录：
git checkout -b  v0.29.0 v0.29.0
cd helm
 
使用helm在名为monitoring的命名空间下安装prometheus-operator，命令如下：
helm install prometheus-operator --name prometheus-operator --namespace monitoring
 
使用helm命令查看安装结果，命令如下：
$ helm ls prometheus-operator
NAME REVISION      UPDATE DSTATUS CHART APP VERSION    NAMESPACE
prometheus-operator 1 Thu Apr 11 10:30:11 2019DEPLOYED    prometheus-operator-0.0.29 0.20.0monitoring
 
3、部署kube-prometheus
创建kube-prometheus/charts目录，使用如下命令：
mkdir -p kube-prometheus/charts
 
使用Helm打包kube-prometheus所依赖的chart包，命令如下：
helm package -d kube-prometheus/charts alertmanager grafana prometheus exporter-kube-
dns  exporter-kube-scheduler  exporter-kubelets  exporter-node  exporter-kube-controller-
manager  exporter-kube-etcd  exporter-kube-state  exporter-coredns  exporter-kubernetes
 
使用Helm在名为monitoring的命名空间下安装kube-prometheus，具体命令如下：
helm install kube-prometheus --name kube-prometheus --namespace monitoring
 
使用以下命令查看安装结果：
$ helm ls kube-prometheus
NAME REVISION UPDATED STATUSCHART APP VERSION     NAMESPACE
kube-prometheus 1 Thu Apr 11 11:55:44 2019 DEPLOYED kube-prometheus-0.0.105 monitoring
 
四、服务配置
本节主要介绍Prometheus的静态配置和服务发现配置，以及静态配置和动态服务发现配置的用法。
 
1、静态配置
静态配置是Prometheus中简单的配置，指定获取指标的地址，并分配所获取指标的标签。Prometheus最简单的配置是静态目标，如下配置文件：
scrape_configs:
    - job_name: 'prometheus'
        static_configs:
            - targets: ['localhost:9090', 'localhost:9100']
                labels:
                    group: 'prometheus'
 
scrape_configs表示定义收集规则，指定了：localhost:9090和localhost:9100作为获取信息的地址，并给获取的信息打上了group=prometheus的标签。
 
2、服务发现配置
Prometheus支持多种服务发现机制：文件、DNS、Consul、Kubernetes、OpenStack、EC2等。基于服务发现的过程并不复杂，通过第三方提供的接口，Prometheus查询到需要监控的Target列表，然后轮训这些Target获取监控数据，下面主要介绍Kubernetes服务发现机制。
 
目前，在Kubernetes下，Prometheus通过与Kubernetes API集成主要支持5种服务发现模式：Node、Service、Pod、Endpoints、Ingress。不同的服务发现模式适用于不同的场景，例如：node适用于与主机相关的监控资源，如节点中运行的Kubernetes组件状态、节点上运行的容器状态等；service和igress适用于通过黑盒监控的场景，如对服务的可用性以及服务质量的监控；endpoints和pod均可用于获取Pod实例的监控数据，如监控用户或者管理员部署的支持Prometheus的应用。
 
以下配置文件指定了间歇时间是30s，超时间是10s，从目标获取数据的http路径是
/metrics，使用http协议。kubernetes服务发现配置列表中指定了服务发现模式为endpoints，命名空间为monitoring。relabel_configs允许在抓取之前对任何目标及其标签进行修改：
scrape_configs:
- job_name: monitoring/kube-prometheus/0
    scrape_interval: 30s
    scrape_timeout: 10s
    metrics_path: /metrics
    scheme: http
    kubernetes_sd_configs:
    - api_server: null
        role: endpoints
        namespaces:
            names:
            - monitoring
    relabel_configs:
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_label_app]
        separator: ;
        regex: prometheus
        replacement: $1
        action: keep
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_label_chart]
        separator: ;
        regex: prometheus-0.0.51
        replacement: $1
        action: keep
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_label_prometheus]
        separator: ;
        regex: kube-prometheus
        replacement: $1
        action: keep
    - source_labels: [__meta_kubernetes_endpoint_port_name]
        separator: ;
        regex: http
        replacement: $1
        action: keep
    - source_labels: [__meta_kubernetes_namespace]
        separator: ;
        regex: (.*)
        target_label: namespace
        replacement: $1
        action: replace
    - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_name]
        separator: ;
        regex: (.*)
        target_label: pod
        replacement: $1
        action: replace
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_name]
        separator: ;
        regex: (.*)
        target_label: service
        replacement: $1
        action: replace
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_name]
        separator: ;
        regex: (.*)
        target_label: job
        replacement: ${1}
        action: replace
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_label_app]
        separator: ;
        regex: (.+)
        target_label: job
        replacement: ${1}
        action: replace
    - separator: ;
        regex: (.*)
        target_label: endpoint
        replacement: http
        action: replace
 
以上配置文件对应Prometheus服务发现界面中monitoring/kube-prometheus/0，如图6所示。
 

 

图6　Prometheus服务发现
 
五、监控对象
Prometheus可以监控Kubernetes非常多的对象，本节主要介绍Docker容器、kube-apiserver、kube-state-metrics以及主机等几个方面。完整的Targets可以通过Prometheus界面查看，如图7所示。

 

 
图7　Prometheus监控Kubernetes环境服务
 
1、容器监控
Kubernetes直接在Kubelet组件中集成了cAdvisor，cAdvisor会自动采集当前节点上容器CPU、内存、文件系统，网络等资源的使用情况。以下是Prometheus配置中容器监控的部分代码：
- job_name: monitoring/kube-prometheus-exporter-kubelets/1
    honor_labels: true
    scrape_interval: 30s
    scrape_timeout: 10s
    metrics_path: /metrics/cadvisor
    scheme: https
    kubernetes_sd_configs:
    - api_server: null
        role: endpoints
        namespaces:
            names:
            - kube-system
    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
    relabel_configs:
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_label_k8s_app]
        separator: ;
        regex: kubelet
        replacement: $1
        action: keep
    - separator: ;
        regex: (.*)
        target_label: endpoint
        replacement: https-metrics
        action: replace
 
以上配置文件指定了间歇时间为30s，超时间为10s，从目标获取数据的http路径是
/metrics/cadvisor，使用https协议，指定了服务发现模式为endpoints，命名空间为kube-system，指定了token file和tls ca file。relabel_configs允许在抓取之前对任何目标及其标签进行修改，指定了source_labels为__meta_kubernetes_service_label_k8s_app。
 
2、kube-apiserver监控
apiserver的监控主要是kube-apiserver，配置文件与容器监控类似。Prometheus配置中关联job的部分配置文件如下：
- job_name: monitoring/kube-prometheus-exporter-kubernetes/0
    scrape_interval: 15s
    scrape_timeout: 10s
    metrics_path: /metrics
    scheme: https
    kubernetes_sd_configs:
    - api_server: null
        role: endpoints
        namespaces:
            names:
            - default
    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
    relabel_configs:
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_label_component]
        separator: ;
        regex: apiserver
        replacement: $1
        action: keep
    - source_labels: [__meta_kubernetes_endpoint_port_name]
        separator: ;
        regex: https
        replacement: $1
        action: keep
    - separator: ;
        regex: (.*)
        target_label: endpoint
        replacement: https
        action: replace
 
3、kube-state-metrics监控
kube-state-metrics关注于获取Kubernetes中各种资源的状态，如deployment或者daemonset。prometheus中关联kube-state-metrics的部分配置文件内容如下：
- job_name: monitoring/kube-prometheus-exporter-kube-state/0
    honor_labels: true
    scrape_interval: 15s
    scrape_timeout: 10s
    metrics_path: /metrics
    scheme: http
    kubernetes_sd_configs:
    - api_server: null
        role: endpoints
        namespaces:
            names:
            - monitoring
    relabel_configs:
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_label_app]
        separator: ;
        regex: exporter-kube-state
        replacement: $1
        action: keep
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_label_component]
        separator: ;
        regex: kube-state
        replacement: $1
        action: keep
    - separator: ;
        regex: (.*)
        target_label: endpoint
        replacement: kube-state-metrics
        action: replace
 
4、主机监控
主机监控是通过node-exporter组件来获取操作系统层面信息的，关联配置文件如下：
- job_name: monitoring/kube-prometheus-exporter-node/0
    scrape_interval: 15s
    scrape_timeout: 10s
    metrics_path: /metrics
    scheme: http
    kubernetes_sd_configs:
    - api_server: null
        role: endpoints
        namespaces:
            names:
            - monitoring
    relabel_configs:
    - source_labels: [__meta_kubernetes_service_label_app]
        separator: ;
        regex: exporter-node
        replacement: $1
        action: keep
    - separator: ;
        regex: (.*)
        target_label: endpoint
        replacement: metrics
        action: replace
 
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时间:2020-06-21 17:48  来源:    转发量:次

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