随着容器技术的迅速发展，Kubernetes已然成为大家追捧的容器集群管理系统。Prometheus作为生态圈Cloud Native Computing Foundation（简称：CNCF）中的重要一员。Prometheus是一套开源的系统监控报警框架。它启发于Google的borgmon监控系统，由工作在SoundCloud的google前员工在2012年创建，作为社区开源项目进行开发，并于2015年正式发布。2016年，Prometheus正式加入Cloud Native Computing Foundation，成为受欢迎度仅次于Kubernetes的项目。
vPrometheus特点
作为新一代的监控框架，Prometheus具有以下特点：
1. 强大的多维度数据模型：
(1) 时间序列数据通过metric名和键值对来区分。
(2) 所有的metrics都可以设置任意的多维标签。
(3) 数据模型更随意，不需要刻意设置为以点分隔的字符串。
(4) 可以对数据模型进行聚合，切割和切片操作。
(5) 支持双精度浮点类型，标签可以设为全unicode。
2. 灵活而强大的查询语句（PromQL）：在同一个查询语句，可以对多个metrics进行乘法、加法、连接、取分数位等操作。
3. 易于管理： Prometheus server是一个单独的二进制文件，可直接在本地工作，不依赖于分布式存储。
4. 高效：平均每个采样点仅占 3.5 bytes，且一个Prometheus server可以处理数百万的metrics。
5. 使用 pull 模式采集时间序列数据，这样不仅有利于本机测试而且可以避免有问题的服务器推送坏的metrics。
6. 可以采用push gateway的方式把时间序列数据推送至Prometheus server 端。
7. 可以通过服务发现或者静态配置去获取监控的targets。
8. 有多种可视化图形界面。
9. 易于伸缩。
需要指出的是，由于数据采集可能会有丢失，所以Prometheus不适用对采集数据要100%准确的情形。但如果用于记录时间序列数据，Prometheus具有很大的查询优势，此外，Prometheus适用于微服务的体系架构。
vPrometheus组成及架构
Prometheus官方文档中的架构图：
从上图可以看出，Prometheus的主要模块包括：Prometheus server, exporters, Pushgateway, PromQL, Alertmanager 以及图形界面。
Prometheus生态圈中包含了多个组件，其中许多组件是可选的：
1. Prometheus Server: 用于收集和存储时间序列数据。
2. Client Library: 客户端库，为需要监控的服务生成相应的metrics并暴露给Prometheus server。当Prometheus server来 pull 时，直接返回实时状态的metrics。
3. Push Gateway: 主要用于短期的jobs。由于这类jobs存在时间较短，可能在Prometheus来pull之前就消失了。为此，这次jobs可以直接向Prometheus server端推送它们的metrics。这种方式主要用于服务层面的metrics，对于机器层面的metrices，需要使用node exporter。
4. Exporters: 用于暴露已有的第三方服务的metrics给Prometheus。
5. Alertmanager: 从Prometheus server端接收到alerts后，会进行去除重复数据，分组，并路由到对收的接受方式，发出报警。常见的接收方式有：电子邮件，pagerduty，OpsGenie, webhook等。
6. 一些其他的工具。
其大概的工作流程是：
1. Prometheus server定期从配置好的jobs或者exporters中拉metrics，或者接收来自Pushgateway发过来的metrics，或者从其他的Prometheus server中拉metrics。
2. Prometheus server在本地存储收集到的metrics，并运行已定义好的alert.rules，记录新的时间序列或者向Alertmanager推送警报。
3. Alertmanager根据配置文件，对接收到的警报进行处理，发出告警。
4. 在图形界面中，可视化采集数据。
vPrometheus相关概念
下面将对Prometheus中的数据模型，metric类型以及instance和job等概念进行介绍，以便读者在Prometheus的配置和使用中可以有一个更好的理解。
数据模型
Prometheus中存储的数据为时间序列，是由metric的名字和一系列的标签（键值对）唯一标识的，不同的标签则代表不同的时间序列。
- metric 名字：该名字应该具有语义，一般用于表示metric的功能，例如：httprequests_total, 表示http请求的总数。其中，metric名字由ASCII字符，数字，下划线，以及冒号组成，且必须满足正则表达式
[a-zA-Z:][a-zA-Z0-9_:]*。 - 标签：使同一个时间序列有了不同维度的识别。例如
httprequests_total{method="Get"}表示所有http请求中的Get请求。当method="post"时，则为新的一个metric。标签中的键由ASCII字符，数字，以及下划线组成，且必须满足正则表达式[a-zA-Z:][a-zA-Z0-9_:]*。 - 样本：实际的时间序列，每个序列包括一个float64的值和一个毫秒级的时间戳。
- 格式：
{=,…}，例如：http_requests_total{method="POST",endpoint="/api/tracks"}。
四种Metric类型
Prometheus 客户端库主要提供四种主要的 metric 类型：
1. Counter一种累加的 metric，典型的应用如：请求的个数，结束的任务数， 出现的错误数等等。
例子：查询 http_requests_total{method="get", job="Prometheus", handler="query"} 返回8，10秒后，再次查询，则返回14。
2. Gauge一种常规的metric，典型的应用如：温度，运行的goroutines的个数;可以任意加减。
例子： go_goroutines{instance="172.17.0.2″, job="Prometheus"} 返回值147，10秒后返回124。
3. Histogram可以理解为柱状图，典型的应用如：请求持续时间，响应大小;可以对观察结果采样，分组及统计。
例子：查询 http_request_duration_microseconds_sum{job="Prometheus", handler="query"} 时，返回结果如下：
4. Summary类似于Histogram, 典型的应用如：请求持续时间，响应大小;提供观测值的count和sum功能;提供百分位的功能，即可以按百分比划分跟踪结果。
instance和jobs
instance: 一个单独scrape的目标， 一般对应于一个进程。
jobs: 一组同种类型的instances（主要用于保证可扩展性和可靠性），例如：
job和instance的关系:
job: api-server
instance 1: 1.2.3.4:5670
instance 2: 1.2.3.4:5671
instance 3: 5.6.7.8:5670
instance 4: 5.6.7.8:5671
当scrape目标时，Prometheus会自动给这个scrape的时间序列附加一些标签以便更好的分别，例如： instance，job。
注意：以上段落均出自《Prometheus入门与实践》, 感兴趣的可以看看原文。
vPrometheus安装
1. 下载所需镜像
docker pull prom/node-exporter docker pull prom/prometheus docker pull grafana/grafana
2. 启动node-exporter
docker run -d -p 9100:9100 -v "/proc:/host/proc:ro" -v "/sys:/host/sys:ro" -v "/:/rootfs:ro" --net="host" prom/node-exporter
3. 验证node-exporter
url访问 http://toutou.com:9100/metrics ，效果如下：
Node exporter主要用于暴露metrics给Prometheus，其中metrics包括：cpu的负载，内存的使用情况，网络等。有了这些就可以做数据展示了
4. 启动prometheus
mkdir /data/prometheus
mkdir config
cd /data/prometheus/config
vim prometheus.yml
# 全局设置，可以被覆盖
global:
# 默认值为 15s，用于设置每次数据收集的间隔
scrape_interval: 15s
# 估算规则的默认周期 每15秒计算一次规则
evaluation_interval: 15s
# 设置报警规则
#rule_files:
#- "first_rules.yml"
#抓取配置列表
scrape_configs:
# 一定要全局唯一, 采集 Prometheus 自身的 metrics
- job_name: prometheus
# 静态目标的配置
static_configs:
#这个自带的默认监控prometheus所在机器的prometheus状态
- targets: ['localhost:9090']
labels:
instance: prometheus
# 一定要全局唯一, 采集 Prometheus 自身的 metrics
- job_name: linux
static_configs:
# 本机 node_exporter 的 endpoint
- targets: ['localhost:9100']
labels:
# 新添加的标签，可以自定义
instance: toutoudemo
docker run -d
-p 9090:9090
-v /data/prometheus/config/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml
--name pr
prom/prometheus
5. 验证prometheus
url访问 http://toutou.com:9090/graph ，效果如下：
vGrafana安装
1. 上文中已经拉取了grafana的镜像，这里直接启动即可
创建/data/app/grafana/data文件夹存储数据，创建好了以后启动grafana。
docker run -d
-p 3000:3000
--name=grafana
-v /data/app/grafana/data:/var/lib/grafana
grafana/grafana
我们发现运行以后，docker实例并没有起来，于是我们用 docker logs grafana 查看了docker日志。
[root@localhost data]# docker logs grafana
GF_PATHS_DATA='/var/lib/grafana' is not writable.
You may have issues with file permissions, more information here: http://docs.grafana.org/installation/docker/#migration-from-a-previous-version-of-the-docker-container-to-5-1-or-later
mkdir: can't create directory '/var/lib/grafana/plugins': Permission denied
因为grafana用户会在这个目录写入文件，所以需要设置权限
2. /data/app/grafana/data设置权限
chmod 777 -R /data/app/grafana/data
3. 验证grafana
url访问 http://toutou.com:3000 ，效果如下：
打开之后的登录界面用默认账号/密码admin登录即可，会引导你修改密码，这里由于是本地测试的，就不设置了，直接skip跳过。
4. Add data source
点开Configuration(齿轮图标)->Data Source，然后点击Add data source按钮。然后选择Prometheus则进入到Prometheus数据源配置。
注意，access中选择Browser，配置好Prometheus点击save & test，弹出提示"Data source is working"即可。
4. Create Dashboard
回到首页，在创建(加号图标)中点击Dashboard，然后点击Add new panel按钮。然后点击Panel Title，点击标题下拉框中的Edit。
这里我们添加内存和cpu信息，点击保存，输入dashboard名称---cpu&memory(自定义)。回到首页即可看到我们保存的cpu&memory。
vSpringboot整合Prometheus+Grafana监控
1. 添加引用
<dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>io.micrometer</groupId> <artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId> </dependency>
2. 添加application.properties
management.endpoints.web.exposure.include=prometheus
3. 验证效果
注意：开启actuator后要注意要防护，开启actuator的服务千万不能直接对外。常见的方法可以新增一个过滤器对 /actuator 路径过滤，只允许内网IP地址访问。
如果不知道如何在springboot过滤拦截的话，可以看看这个。传送门：SpringBoot入门教程(十一)过滤器和拦截器
4. 部署springboot
部署好了以后，重启docker实例，并查看效果。
如果不知道如何部署springboot的话，可以看看这个。传送门：SpringBoot入门教程(二)CentOS部署SpringBoot项目从0到1
5. prometheus.yml中添加job
global: # 全局设置，可以被覆盖 scrape_interval: 15s # 默认值为 15s，用于设置每次数据收集的间隔 external_labels: # 所有时间序列和警告与外部通信时用的外部标签 monitor: 'codelab-monitor' rule_files: # 警告规则设置文件 - '/etc/prometheus/alert.rules' # 用于配置 scrape 的 endpoint 配置需要 scrape 的 targets 以及相应的参数 scrape_configs: # The job name is added as a label `job=<job_name>` to any timeseries scraped from this config. - job_name: 'prometheus' # 一定要全局唯一, 采集 Prometheus 自身的 metrics # 覆盖全局的 scrape_interval scrape_interval: 5s static_configs: # 静态目标的配置 - targets: ['localhost:9090'] - job_name: 'node' # 一定要全局唯一, 采集本机的 metrics，需要在本机安装 node_exporter scrape_interval: 10s static_configs: - targets: ['127.0.0.1:9100'] - job_name: 'hellolearn' # 一定要全局唯一, 采集本机的 metrics，需要在本机安装 node_exporter scrape_interval: 10s metrics_path: /actuator/prometheus #params: #format: ["prometheus"] static_configs: - targets: ['127.0.0.1:8301']
6. import模板
上文中我们已经演示了如何在dashboard中逐条添加指标，逐条添加就是熟悉一下指标格式。同样的，Grafana也提供了很多功能强大的模板(更多模板可以在这找)，这里我们直接引入一个酷炫一点的模板。更多模板可以在这里找到。
点击+号 --> Import --> 输入模板链接或ID --> 点击Load。
Name和Unique identifier (uid)可以自定义，也可以用默认的。
点击import，效果如下：
7. 配置多个应用
若是想配置多个应用，在prometheus.yml中添加job_name，添加好了之后重启docker即可。
- job_name: 'hellolearn' # 一定要全局唯一, 采集本机的 metrics，需要在本机安装 node_exporter
scrape_interval: 10s
metrics_path: /actuator/prometheus
#params:
#format: ["prometheus"]
static_configs:
- targets: ['127.0.0.1:8301']
- job_name: 'hellolearn-6' # 一定要全局唯一, 采集本机的 metrics，需要在本机安装 node_exporter
scrape_interval: 10s
metrics_path: /actuator/prometheus
#params:
#format: ["prometheus"]
static_configs:
- targets: ['127.0.0.1:8306']
在Grafana的dashboard直接切换即可。
其他参考/学习资料：
v源码地址
https://github.com/toutouge/javademosecond/tree/master/hellolearn
作 者：请叫我头头哥
出 处：http://www.cnblogs.com/toutou/
关于作者：专注于基础平台的项目开发。如有问题或建议，请多多赐教！
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