Prometheus 入门基础知识总结

Prometheus

简介

• Prometheus是由SoundCloud开发的开源监控告警系统。
• 基于Go语言开发，是Google BorgMon监控系统的开源版本。
• 2016年由Google发起的Linux基金会旗下的原生云基金会CNCF将其纳入第二大开源项目。

特点

• 提供多维度数据模型
• 灵活的查询方式
• 支持服务器节a点的本地存储和远程存储
• 定义了开放的指标数据标准
• 基于HTTP的Pull方式采集数据
• 支持通过静态文件和动态发现机制发现监控对象
• 易于维护
• 支持数据的分区采样和联邦部署

架构设计

核心组件

• Server：负责定时在目标上抓取metrics(指标)数据。
• Target：暴露一个HTTP服务接口用户Server抓取数据。
• AlertManager ：接收server推送的告警信息，并触发告警。
• Grafana：监控数据展示。
• Exporters: 用于暴露已有的第三方服务的 metrics 给 Prometheus。

监控指标

指标定义

<metric name>{<label name>=<label value>, ...},

• 指标名称（metric name）:用于说明指标的含义,指标名称必须有字母、数字、下划线或者冒号组成 符合正则表达式 [a-zA-Z:][a-zA-Z0-9:],冒号不能用于exporter。
• 标签（label）: 体现指标的维度特性，用于过滤和聚合。通过标签名和标签值组成，键值对形式形成多种维度

实例

指标1 http_request_total{status="200",method="POST"}
指标2{__name__="http_request_total",status="200",method="POST"}

• 以上两个指标是一样，下划线开头的标签是系统内部使用的
• 指标名称：httprequesttotal 代表HTTP请求的总数
• 标签1：status 值 200， 代表状态码为200
• 标签2：method 值 POST，代表请求类型为POST

指标分类

Counter 计数器

• 计数器类型，只增不减，适用于机器启动时间、HTTP访问量
• 具有很好的不相关性，不会因为机器重启而置0
• 通常会结合rate()方法获取该指标在某个时间段的变化率

Gauge

• 仪表盘，表征指标的实时变化情况。
• 可增可减，CPU和内存使用量。
• 大部分监控数据类型都是Gauge类型的

Summary

• 高级指标，用于凸显数据的分布情况
• 某个时间段内请求的响应时间
• 可以与Histogram相互转化
• 采样点分位图统计，用于得到数据的分布情况
• 无需消耗服务端资源
• 与histogram相比消耗系统资源更多
• 计算的指标不能再获取平均数等其他指标
• 一般只适用于独立的监控指标，如垃圾回收时间等

Histogram

• 反映了某个区间内的样本个数，通过{le="上边界"}指定这个范围内的样本数。

数据样本

• Prometheus会将所有采集到的样本数据以时间序列（time-series）的方式保存在内存数据库中，并且定时保存到硬盘上。
• time-series是按照时间戳和值的序列顺序存放的，我们称之为向量(vector). 每条time-series通过指标名称(metrics name)和一组标签集(labelset)命名。

样本组成

• 指标(metric)：metric name和描述当前样本特征的labelsets;
• 时间戳(timestamp)：一个精确到毫秒的时间戳;
• 样本值(value)：一个folat64的浮点型数据表示当前样本的值。

数据采集

和采用Push方式采集监控数据不通，Prometheus可采用Pull方式采集监控数据。

Pull方式

实时性

• 通过周期性采集，设置采集时间。实时性不如Push方式。

状态保存

• target需要数据存储能力，server只负责数据拉取。
• server可以做到无状态。

控制能力

• server更加主动，控制采集的内容和采集频率。

配置的复杂性

• 通过批量配置或者自动发现来获取所有采集点。
• 相对简单，可以做到target充分解耦，无须感知server存在。

Push方式

实时性

• 相对较好，可以采集数据立即上报到监控中心。

状态保存

• 在采集完成后立即上报，本地不会保存采集数据。
• target本身无状态，server需要维护各种target状态。

控制能力

• 控制方为target，target上报的数据决定了上报的周期和内容。

配置的复杂性

• 每个target都需要配置server的地址。

服务发现

静态配置

• 静态文件配置是一种传统的服务发现方式。
• 适用于有固定的监控环境、IP地址和统一的服务接口的场景。
• 需要在配置中指定采集的目标信息。
• 例如：“target”: [“10.10.10.10:8080”]

动态发现

• 比较适用在云环境下，动态伸缩、迅速配置。
• 容器管理系统、各种云管平台、各种服务发现组件。
• kubernetes为例：
  • 需要配置API的地址和认证凭据
  • prometheus一直监听集群的变化
  • 获取新增/删除集群中机器的信息，并更新采集对象列表。

数据存储

本地存储

• 通过自带的时序数据库将数据保存到本地的磁盘。

远端存储

• 适用于存储大量的监控数据
• 支持OpenTSDB、InfluxDB、ElasticSearch等后端存储
• 通过适配器实现存储的远程读写接口，便可以监控

数据查询

• Prometheus 通过PromQL和其他API可视化地展示收集的数据。
• Prometheus支持多种方式的图表可视化
  • Grafana
  • 自动的PromDash和自身提供的模板引擎等
• Prometheus 还提供了HTTP API查询方式，自定义所需输出。