基於docker 搭建Prometheus容器(Docker)及宿主機(Linux)的監控平臺

一、介紹Prometheus

Prometheus（普羅米修斯）是一套開源的監控&報警&時間序列數據庫的組合，起始是由SoundCloud公司開發的。隨着發展，越來越多公司和組織接受採用Prometheus，社會也十分活躍，他們便將它獨立成開源項目，並且有公司來運作。Google SRE的書內也曾提到跟他們BorgMon監控系統相似的實現是Prometheus。現在最常見的Kubernetes容器管理系統中，通常會搭配Prometheus進行監控。

Prometheus基本原理是通過HTTP協議週期性抓取被監控組件的狀態，這樣做的好處是任意組件只要提供HTTP接口就可以接入監控系統，不需要任何SDK或者其他的集成過程。這樣做非常適合虛擬化環境比如VM或者Docker。

Prometheus應該是爲數不多的適合Docker、Mesos、Kubernetes環境的監控系統之一。

輸出被監控組件信息的HTTP接口被叫做exporter 。目前互聯網公司常用的組件大部分都有exporter可以直接使用，比如Varnish、Haproxy、Nginx、MySQL、Linux 系統信息 (包括磁盤、內存、CPU、網絡等等)，具體支持的源看：https://github.com/prometheus。

與其他監控系統相比，Prometheus的主要特點是：

一個多維數據模型（時間序列由指標名稱定義和設置鍵/值尺寸）。
非常高效的存儲，平均一個採樣數據佔~3.5bytes左右，320萬的時間序列，每30秒採樣，保持60天，消耗磁盤大概228G。

• 一種靈活的查詢語言。
• 不依賴分佈式存儲，單個服務器節點。
• 時間集合通過HTTP上的PULL模型進行。
• 通過中間網關支持推送時間。
• 通過服務發現或靜態配置發現目標。
• 多種模式的圖形和儀表板支持。

二、Prometheus架構概覽

該圖說明了普羅米修斯（Prometheus）及其一些生態系統組件的整體架構：

它的服務過程是這樣的Prometheus daemon負責定時去目標上抓取metrics(指標) 數據，每個抓取目標需要暴露一個http服務的接口給它定時抓取。

Prometheus：支持通過配置文件、文本文件、zookeeper、Consul、DNS SRV lookup等方式指定抓取目標。支持很多方式的圖表可視化，例如十分精美的Grafana，自帶的Promdash，以及自身提供的模版引擎等等，還提供HTTP API的查詢方式，自定義所需要的輸出。

Alertmanager：是獨立於Prometheus的一個組件，可以支持Prometheus的查詢語句，提供十分靈活的報警方式。

PushGateway：這個組件是支持Client主動推送metrics到PushGateway，而Prometheus只是定時去Gateway上抓取數據。

如果有使用過statsd的用戶，則會覺得這十分相似，只是statsd是直接發送給服務器端，而Prometheus主要還是靠進程主動去抓取。

大多數Prometheus組件都是用Go編寫的，它們可以輕鬆地構建和部署爲靜態二進制文件。訪問prometheus.io以獲取完整的文檔，示例和指南。

三、Prometheus的數據模型

Prometheus從根本上所有的存儲都是按時間序列去實現的，相同的metrics(指標名稱) 和label(一個或多個標籤) 組成一條時間序列，不同的label表示不同的時間序列。爲了支持一些查詢，有時還會臨時產生一些時間序列存儲。

metrics name&label指標名稱和標籤

每條時間序列是由唯一的”指標名稱”和一組”標籤（key=value）”的形式組成。

指標名稱：一般是給監測對像起一名字，例如http_requests_total這樣，它有一些命名規則，可以包字母數字_之類的的。通常是以應用名稱開頭_監測對像_數值類型_單位這樣。例如：push_total、userlogin_mysql_duration_seconds、app_memory_usage_bytes。

標籤：就是對一條時間序列不同維度的識別了，例如一個http請求用的是POST還是GET，它的endpoint是什麼，這時候就要用標籤去標記了。最終形成的標識便是這樣了：http_requests_total{method=”POST”,endpoint=”/api/tracks”}。

記住，針對http_requests_total這個metrics name無論是增加標籤還是刪除標籤都會形成一條新的時間序列。

查詢語句就可以跟據上面標籤的組合來查詢聚合結果了。

如果以傳統數據庫的理解來看這條語句，則可以考慮http_requests_total是表名，標籤是字段，而timestamp是主鍵，還有一個float64字段是值了。（Prometheus裏面所有值都是按float64存儲）。

四、Prometheus四種數據類型

Counter

Counter用於累計值，例如記錄請求次數、任務完成數、錯誤發生次數。一直增加，不會減少。重啓進程後，會被重置。

例如：http_response_total{method=”GET”,endpoint=”/api/tracks”} 100，10秒後抓取http_response_total{method=”GET”,endpoint=”/api/tracks”} 100。

Gauge

Gauge常規數值，例如 溫度變化、內存使用變化。可變大，可變小。重啓進程後，會被重置。

例如： memory_usage_bytes{host=”master-01″} 100 < 抓取值、memory_usage_bytes{host=”master-01″} 30、memory_usage_bytes{host=”master-01″} 50、memory_usage_bytes{host=”master-01″} 80 < 抓取值。

Histogram

Histogram（直方圖）可以理解爲柱狀圖的意思，常用於跟蹤事件發生的規模，例如：請求耗時、響應大小。它特別之處是可以對記錄的內容進行分組，提供count和sum全部值的功能。

例如：{小於10=5次，小於20=1次，小於30=2次}，count=7次，sum=7次的求和值。

Summary

Summary和Histogram十分相似，常用於跟蹤事件發生的規模，例如：請求耗時、響應大小。同樣提供 count 和 sum 全部值的功能。

例如：count=7次，sum=7次的值求值。

它提供一個quantiles的功能，可以按%比劃分跟蹤的結果。例如：quantile取值0.95，表示取採樣值裏面的95%數據。

五、安裝運行Prometheus(docker版)

下面介紹如何使用Prometheus、Grafana、CAdvisor、node-exporter、mysqld-exporter對本機服務器性能、Docker容器、MySQL數據庫進行監控。

監控本機，只需要一個exporter

node_exporter – 用於機器系統數據收集

mysqld-exporter 用於MySQL數據庫數據收集

Cadvisor 用於收集宿主機上的docker容器數據

Grafana是一個開源的功能豐富的數據可視化平臺，通常用於時序數據的可視化。它內置了以下數據源的支持：

下面是我們安裝時用到的架構圖：

注意：本文使用的是CentOS 7 x64，只需要一臺服務器即可！

1、安裝docker

這裏不做贅述，詳見：CentOS7離線環境安裝Docker-CE各種版本

2、下載鏡像包

docker pull prom/node-exporter
docker pull prom/mysqld-exporter
docker pull google/cadvisor
docker pull prom/prometheus
docker pull grafana/grafana

3、啓動node-exporter

docker run -d --name node-exporter --restart=always -p 9100:9100 -v "/proc:/host/proc:ro" -v "/sys:/host/sys:ro" -v "/:/rootfs:ro" prom/node-exporter

等待幾秒鐘，查看端口是否起來了

root@localhost:~# netstat -anpt
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      1147/sshd       
tcp        0     36 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63648      ESTABLISHED 2969/0          
tcp        0      0 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63340      ESTABLISHED 1321/1          
tcp6       0      0 :::9100                 :::*                    LISTEN      3070/node_exporter

訪問url：

http://192.168.196.128:9100/metrics

效果如下：

這些都是收集到數據，有了它就可以做宿主機Linux數據展示了

4、啓動mysqld-exporter

docker run -d --name mysqld_exporter --restart=always -p 9104:9104 -e ATA_SOURCE_NAME="root:Password123@(172.17.0.2:3306)/" prom/mysqld-exporter

等待幾秒鐘，查看端口是否起來了

root@localhost:~# netstat -anpt
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      1147/sshd       
tcp        0     36 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63648      ESTABLISHED 2969/0          
tcp        0      0 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63340      ESTABLISHED 1321/1          
tcp6       0      0 :::9104                 :::*                    LISTEN      3073/mysqld_exporter

訪問url：

http://192.168.196.128:9104/metrics

效果如下：

這些都是收集到數據，有了它就可以做MySQL數據庫數據展示了

5、啓動cadvisor

docker run -v /:/rootfs:ro -v /var/run:/var/run:rw -v /sys:/sys:ro -v /var/lib/docker/:/var/lib/docker:ro -v /dev/disk/:/dev/disk:ro --p 8080:8080 -d --name=cadvisor --restart=always google/cadvisor:latest

等待幾秒鐘，查看端口是否起來了

root@localhost:~# netstat -anpt
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      1147/sshd       
tcp        0     36 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63648      ESTABLISHED 2969/0          
tcp        0      0 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63340      ESTABLISHED 1321/1          
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      4873/cadvisor 

訪問url：

http://192.168.196.128:8080/metrics

效果如下：

這些都是收集到數據，有了它就可以做Docker容器數據展示了

6、啓動prometheus

新建目錄prometheus，編輯配置文件prometheus.yml

mkdir /opt/prometheus
cd /opt/prometheus/
vim prometheus.yml

內容如下：

global:
  scrape_interval:     60s
  evaluation_interval: 60s
 
scrape_configs:
  - job_name: prometheus
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9090']
        labels:
          instance: prometheus
 
  - job_name: linux
    static_configs:
      - targets: ['172.17.0.3:9100']
        labels:
          instance: localhost

  - job_name: cadvisor
    static_configs:
      - targets: ['172.17.0.6:8080']
        labels:
          instance: cAdvisor

  - job_name: mysqld
    static_configs:
      - targets: ['172.17.0.7:9104']
        labels:
          instance: mysql-exporter

注意：修改IP地址，這裏的172.17.0. xx就是docker容器內的私網，需要自行查詢

7、啓動prometheus

docker run  -d --name prometheus --restart=always -p 9090:9090 -v /opt/prometheus/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml prom/prometheus

等待幾秒鐘，查看端口狀態

root@localhost:/opt/prometheus# netstat -anpt
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      1147/sshd       
tcp        0     36 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63648      ESTABLISHED 2969/0          
tcp        0      0 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63340      ESTABLISHED 1321/1          
tcp6       0      0 :::9100                 :::*                    LISTEN      3070/node_exporter
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN      1147/sshd       
tcp6       0      0 :::9090                 :::*                    LISTEN      3336/docker-proxy

訪問url：

http://192.168.91.132:9090/graph

效果如下：

訪問targets，url如下：

http://192.168.91.132:9090/targets

效果如下：

如果狀態沒有UP起來，等待一會，就會UP了

8、啓動grafana

新建空文件夾grafana-storage，用來存儲數據

mkdir /opt/grafana-storage

設置權限

chmod 777 -R /opt/grafana-storage

因爲grafana用戶會在這個目錄寫入文件，直接設置777，比較簡單粗暴！

啓動grafana

docker run -d --name grafana --restart=always -p 3000:3000 --name=grafana -v /opt/grafana-storage:/var/lib/grafana grafana/grafana

等待幾秒鐘，查看端口狀態

root@ubuntu:/opt/prometheus# netstat -anpt
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      1147/sshd       
tcp        0     36 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63648      ESTABLISHED 2969/0          
tcp        0      0 192.168.91.132:22       192.168.91.1:63340      ESTABLISHED 1321/1          
tcp6       0      0 :::9100                 :::*                    LISTEN      3070/node_exporter
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN      1147/sshd       
tcp6       0      0 :::3000                 :::*                    LISTEN      3494/docker-proxy
tcp6       0      0 :::9090                 :::*                    LISTEN      3336/docker-proxy
tcp6       0      0 192.168.196.128:9100     172.17.0.2:55108        ESTABLISHED 3070/node_exporter

訪問url：

http://192.168.196.128:3000/

默認會先跳轉到登錄頁面，默認的用戶名和密碼都是admin

登錄之後，它會要求你重置密碼。你還可以再輸次admin密碼！

密碼設置完成之後，就會跳轉到首頁

點擊Setting——Add data source，由於使用的是鏡像方式，所以版本比較新。和網絡上的文章展示的圖片不一樣

選擇Prometheus

name名字寫Prometheus

type 選擇Prometheus，因爲數據都從它那裏獲取

url 輸入Prometheus的ip(docker容器私網ip)+端口

點擊下面的Save & Test，如果出現綠色的，說明ok了

回到首頁，導入grafana監控模板，mysql監控模板id爲7362，填入如下輸入框內


導入主機的監控模板，模板id爲8919，以相同方式導入即可

導入容器的監控模板，模板id爲179，以相同方式導入即可

更多監控模板

最後

來一張最終效果：

參考資料：
[1]: https://segmentfault.com/a/1190000022547814
[2]: https://www.cnblogs.com/wx170119/p/12418835.html