监控解决方案：Prometheus与Grafana详解

_在现代云计算中，监控解决方案对于确保系统的可靠性、可用性和性能至关重要。其中两个特别突出的工具是Prometheus和Grafana。它们一起形成了一套强大的监控和可观测性系统，提供了系统健康、指标和趋势的深入洞察。

本文深入探讨了这些工具，详细介绍了它们的架构和功能，以及它们如何在监控系统中相辅相成。

省略号

普罗米修斯（Prometheus）：指标聚合及告警

普罗米修斯是什么？

Prometheus是一个开源的监控和警报系统，专为时序数据设计。它善于从系统、应用和服务中收集指标，是DevOps团队的强大工具。

关键特性：

• 时间序列数据库：高效地存储指标于时间序列数据库。
• 拉取式数据收集：Prometheus 使用 HTTP 在设定的时间间隔内从监控目标拉取指标。
• PromQL：一种强大的查询语言，用于过滤和聚合指标。
• 服务发现机制：通过服务发现机制（如 Kubernetes 或 Consul）自动发现目标。
• 告警：集成警报管理器，根据预设规则发送通知。
• 多维数据模型设计：指标存储时带有标签，使数据切片和切块以获得深入洞察更加容易。

建筑

普罗米修斯包括：

1. Prometheus服务器：负责收集和存储度量。
2. 导出器：以Prometheus格式暴露度量的应用程序或服务（例如，Node Exporter等用于系统度量，cAdvisor等用于容器度量）。
3. Alertmanager：处理根据Prometheus定义的规则触发的警报。
4. Pushgateway：允许临时任务直接向Prometheus推送度量。

……

Grafana：数据可视化与仪表盘管理

Grafana是什么？

Grafana 是一个开源的分析和可视化平台，它允许用户从各种后端源可视化数据。它提供了动态且交互式的仪表板，用于从包括 Prometheus、Elasticsearch 和 InfluxDB 在内的各种后端获取的数据进行可视化。

关键特性

• 可自定义仪表板：创建符合您的需求的视觉丰富、互动性强的仪表板。
• 数据源灵活性：支持广泛的数据来源，包括Prometheus。
• 警报和通知：根据可视化指标定义和触发警报。
• 查询构建器：简化对支持的后端查询的创建过程。
• 社区插件：大量插件以扩展功能。
• 用户管理：基于角色的访问控制来共享仪表板。

建筑

Grafana包括：

1. 前端：用于创建和管理仪表盘的丰富用户界面。
2. 后端：处理数据源连接、警报和认证。
3. 数据源插件：与各种监控系统和数据库对接。

此处表示停顿或沉默

普罗米修斯与 Grafana：天作之合

虽然Prometheus擅长收集指标和告警，Grafana则在可视化方面表现突出。结合这两种工具可以构建一个强大的监控堆栈。

它们是怎么一起工作的

1. Prometheus 收集并存储指标数据。
2. Grafana 通过 PromQL 查询 Prometheus 获取指标。
3. Grafana 将这些指标以可自定义的仪表板形式展示。
4. 警报可以在 Grafana 中进行管理和可视化，提供系统健康的统一视图。

略

应用场景

1. 基础设施监控

• 使用 Prometheus 从 Node Exporter 或 cAdvisor 收集监控指标。
• 在 Grafana 仪表板中可视化 CPU、内存、磁盘和网络的使用。

2. 应用性能监视

• 使用像 Prometheus 客户端库这样的库来监控应用级指标，如延迟、错误率和请求吞吐量。

3. Kubernetes 监控

• 使用 Prometheus 从 Kubernetes 组件（例如 kubelet、kube-apiserver）抓取相关指标。
• 在 Grafana 中展示集群状态、Pod 的使用状况和节点的性能。

4. 警报和通知及事件应对

• 在 Prometheus 中根据阈值设置警报（例如，CPU 使用率 > 80%）。
• 使用 Alertmanager 通过 Slack、PagerDuty 或电子邮件通知值班团队。
• 使用 Grafana 的历史数据和图表来分析事故。

以下为下一节内容

使用 Prometheus 和 Grafana 的最佳做法

1. 标签一致性：确保所有指标的标签一致，以简化查询和仪表板的创建。
2. 保留策略：配置 Prometheus 以仅保留必需的数据，从而优化存储使用。
3. 精细仪表板：为特定团队或功能创建仪表板，以减少杂乱并提高专注度。
4. 管理告警噪音：使用适当的阈值和告警分组来防止告警疲劳。
5. 扩展：使用 Prometheus 联邦功能在大型环境中扩展监控。

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挑战及其克服方法

1. 数据保留限制：Prometheus 不适合长期存储。使用像 Thanos 或 Cortex 这样的远程存储解决方案来延长数据保留时间。
2. 复杂查询：PromQL 可能会让您感到困惑重重。利用 Grafana 的 UI 来简化查询。
3. 资源使用：Prometheus 和 Grafana 都可能消耗大量资源。根据您的工作负载调整配置和规模。

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一步步指南，教你如何在本地机器上设置和使用Prometheus以及Grafana：

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前提条件

1. 操作系统：Linux、macOS 或，带有 WSL 的 Windows。
2. 需要的工具：

• 用于下载的 Curl 或 wget。

• Docker（可选，但简化了流程）。

• • *

选项 1（推荐）：用 Docker 来安装 Prometheus 和 Grafana

这种方法确保了最少的设置步骤，并且之后清理起来非常方便。

第一步：安装 Docker

• 如果没有安装，请从Docker官方站点安装Docker。

创建一个名为 docker-compose.yml 的文件：

version: '3.8'
版本: '3.8'
services:
服务:
  prometheus:
    prometheus:
    image: prom/prometheus:latest
    镜像: prom/prometheus:latest
    container_name: prometheus
    容器名称: prometheus
    ports:
      端口:
      - "9090:9090"
        - "9090:9090"
    volumes:
      卷:
      - ./prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml
        - ./prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml

  grafana:
    grafana:
    image: grafana/grafana:latest
    镜像: grafana/grafana:latest
    container_name: grafana
    容器名称: grafana
    ports:
      端口:
      - "3000:3000"
        - "3000:3000"
    environment:
      环境:
      - GF_SECURITY_ADMIN_USER=admin
        - GF_SECURITY_ADMIN_USER=admin
      - GF_SECURITY_ADMIN_PASSWORD=admin
        - GF_SECURITY_ADMIN_PASSWORD=admin

进入全屏模式。退出全屏。

步骤 3：创建 prometheus.yml 配置文件

在该目录中，创建一个名为 prometheus.yml 的文件来指定抓取目标配置：

    全局配置:
      抓取间隔: 15s

    抓取配置:
      - 任务名称: "prometheus"
        静态配置:
          - 目标: ["prometheus:9090"]

      - 任务名称: "node_exporter"
        静态配置:
          - 目标: ["本地主机:9100"]

切换到全屏或退出全屏

第4步：启动 Docker Compose

在终端中运行以下Docker Compose命令：docker-compose up -d

点击进入全屏模式，点击退出全屏模式

步骤 5：使用工具

• Prometheus: http://localhost:9090

• Grafana: http://localhost:3000:

• 默认的用户名和密码: admin/admin.

• • *

选项 2：安装

1. 手动安装

如果你不使用 Docker，这里是如何手动安装和配置 Prometheus 和 Grafana：

首先：安装Prometheus

你可以下载 Prometheus：

       wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/vX.X.X/prometheus-X.X.X.linux-amd64.tar.gz

下载 Prometheus 的特定版本。此命令用于从 GitHub 下载指定版本的 Prometheus 的压缩包。

全屏 退出全屏

将 X.X.X 替换为从 Prometheus 发行版 下载的最新版本。

1. 解压这些文件：

       tar -xvf prometheus-X.X.X.linux-amd64.tar.gz  # 解压文件
       cd prometheus-X.X.X.linux-amd64            # 进入文件夹

切换到全屏模式，退出全屏

1. 创建一个 prometheus.yml 文件吧：

       global:
         scrape_interval: 15s

       scrape_configs:
         - job_name: "prometheus"
           static_configs:
             - targets: ["localhost:9090"]

切换到全屏，退出全屏

步骤1: 启动Prometheus，

运行Prometheus监控服务，使用配置文件prometheus.yml:
./prometheus --config.file=prometheus.yml

全屏（点击开启/关闭）

第二步：安装 Grafana

你可以下载 Grafana：

• 对于使用 Debian 或 Ubuntu 的用户

      sudo apt-get install -y grafana

使用此命令安装Grafana监控工具。

对于使用RPM包管理系统的，可以：

在命令行中输入以下命令来安装Grafana:

sudo yum install -y grafana

• 或者您可以从Grafana 下载下载。

1. 启动 Grafana（数据可视化工具）：

运行 Grafana 服务器并设置开机启动：

sudo systemctl start grafana-server

设置 Grafana 服务器开机自启：

sudo systemctl enable grafana-server

点击此处进入全屏 点击此处退出全屏

步骤3：把Prometheus连接到Grafana

1. 访问 Grafana 页面：http://localhost:3000。
2. 使用默认的用户名和密码登录。

• 用户名: admin：

• 密码: admin：

  1. 将 Prometheus 添加为数据源：
• 点击进入 配置 > 数据源 > 添加数据源 > 新建。
• 选择 Prometheus 选项。
• 输入 Prometheus URL: http://localhost:9090。
• 保存设置。

步骤4：创建Grafana中的仪表板

1. 点击进入 创建 > 仪表板 > 添加新面板。
2. 使用 PromQL 查询编辑器来查询指标，如：

节点CPU时间总和（注：节点CPU时间总和指的是CPU在特定时间内消耗的总秒数）

进入全屏，退出全屏

保存这个仪表盘。

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核实

1. 普罗米修斯：

• 检查目标地址 http://localhost:9090/targets。

• 运行类似 up 的查询以查看活跃的目标。

  1. Grafana：
• 用 Prometheus 指标来画图表。

• 使用Grafana 的预构建仪表盘。

• • *

加油！