k8s全栈监控

简介

整体概括

本文章主要介绍如何全面监控k8s

• 使用metric-server收集数据给k8s集群内使用，如kubectl,hpa,scheduler等
• 使用prometheus-operator部署prometheus，存储监控数据
• 使用kube-state-metrics收集k8s集群内资源对象数据
• 使用node_exporter收集集群中各节点的数据
• 使用prometheus收集apiserver，scheduler，controller-manager，kubelet组件数据
• 使用alertmanager实现监控报警
• 使用grafana实现数据可视化
  

prometheus-operator简介

prometheus-operator是一个整合prometheus和operator的项目，prometheus是一个集数据收集存储，数据查询，数据图表显示于一身的开源监控组件。operator是由coreos开源一套在k8s上管理应用的软件，通过operator可以方便的实现部署，扩容，删除应用等功能。

prometheus-operator利用k8s的CustomResourceDefinitions功能实现了只需要像写原生kubectl支持的yaml文件一样，轻松收集应用数据，配置报警规则等，包含如下CRDs ：

• Prometheus 用于部署Prometheus 实例
• ServiceMonitor 用于配置数据收集，创建之后会根据DNS自动发现并收集数据
• PrometheusRule 用于配置Prometheus 规则，处理规整数据和配置报警规则
• Alertmanager 用于部署报警实例

安装

环境说明

收集kube-controller-manager，kube-scheduler数据，需要配置组件监听0.0.0.0地址

二进制安装启动时添加如下参数 --address=0.0.0.0

如果使用kubeadm启动的集群，初始化时加入如下参数

controllerManagerExtraArgs:
  address: 0.0.0.0
schedulerExtraArgs:
  address: 0.0.0.0

如果是已经启动之后的集群，可以使用如下命令修改

sed -e "s/- --address=127.0.0.1/- --address=0.0.0.0/" -i /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml
sed -e "s/- --address=127.0.0.1/- --address=0.0.0.0/" -i /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml

收集kubelet相关数据时需要配置kubelet使用如下认证方式。使用kubeadm默认情况下已经开启

--authentication-token-webhook=true
--authorization-mode=Webhook

部署metric-server

# 下载
mkdir k8s-monitor && cd k8s-monitor
git clone https://github.com/kubernetes-incubator/metrics-server.git
cd metrics-server && git checkout v0.2.1 && cd ../

# 修改配置（当前版本有bug）
sed -ri '[email protected]/google_containers/metrics-server-amd64:(.*)@mirrorgooglecontainers/metrics-server-amd64:\1@g' metrics-server/deploy/1.8+/metrics-server-deployment.yaml
sed -ri 's@--source=kubernetes.summary_api:.*@--source=kubernetes.summary_api:https://kubernetes.default?kubeletHttps=true\&kubeletPort=10250\&insecure=true@' metrics-server/deploy/1.8+/metrics-server-deployment.yaml

# 部署
kubectl create -f metrics-server/deploy/1.8+/

# 查看状态
kubectl get pods -n kube-system

# 测试获取数据
# 由于采集数据间隔为1分钟
# 等待数分钟后查看数据
NODE=$(kubectl get nodes | grep 'Ready' | head -1 | awk '{print $1}')
METRIC_SERVER_POD=$(kubectl get pods -n kube-system | grep 'metrics-server' | awk '{print $1}')
kubectl get --raw /apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes
kubectl get --raw /apis/metrics.k8s.io/v1beta1/pods
kubectl get --raw /apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes/$NODE

kubectl top node $NODE
kubectl top pod $METRIC_SERVER_POD -n kube-system

下载相关部署文件

git clone https://github.com/mgxian/k8s-monitor.git
cd k8s-monitor

部署prometheus-operator

# 创建 namespace
kubectl apply -f monitoring-namespace.yaml

# 部署
kubectl apply -f prometheus-operator.yaml

# 查看
kubectl get pods -n monitoring
kubectl get svc -n monitoring
kubectl get crd

部署k8s组件服务

# 部署
kubectl apply -f kube-k8s-service.yaml

# 查看
kubectl get svc -n kube-system

部署node_exporter

# 部署
kubectl apply -f node_exporter.yaml

# 查看
kubectl get pods -n monitoring
kubectl get svc -n monitoring

部署kube-state-metrics

# 部署
kubectl apply -f kube-state-metrics.yaml

# 查看
kubectl get pods -n monitoring
kubectl get svc -n monitoring

部署prometheus

# 部署
kubectl apply -f prometheus.yaml

# 查看
kubectl get pods -n monitoring
kubectl get svc -n monitoring

配置数据收集

# 部署
kubectl apply -f kube-servicemonitor.yaml

# 查看
kubectl get servicemonitors -n monitoring

查看prometheus中的数据

# 查看 nodeport
kubectl get svc -n monitoring | grep prometheus-k8s

# 获取访问链接
# 11.11.11.111 为其中一个node ip
NODE_IP='11.11.11.112'
PROMETHEUS_NODEPORT=$(kubectl get svc -n monitoring | grep prometheus-k8s | awk '{print $(NF-1)}' | cut -d ':' -f 2 | cut -d '/' -f 1)
echo "http://$NODE_IP:$PROMETHEUS_NODEPORT/"

prometheus主页

image

生成图表
container_network_receive_bytes_total{namespace="monitoring", name=~".prometheus."}

image

查看收集数据的端点

image

查看数据收集服务发现

image

部署grafana

# 部署
kubectl apply -f grafana.yaml

# 查看
kubectl get pods -n monitoring
kubectl get svc -n monitoring

# 查看 nodeport
kubectl get svc -n monitoring | grep grafana

# 获取访问链接
# 11.11.11.111 为其中一个node ip
NODE_IP='11.11.11.112'
GRAFANA_NODEPORT=$(kubectl get svc -n monitoring | grep grafana | awk '{print $(NF-1)}' | cut -d ':' -f 2 | cut -d '/' -f 1)
echo "http://$NODE_IP:$GRAFANA_NODEPORT/"

部署alertmanager

# 部署
kubectl apply -f alertmanager.yaml

# 查看
kubectl get pods -n monitoring
kubectl get svc -n monitoring

# 查看 nodeport
kubectl get svc -n monitoring | grep alertmanager-main

# 获取访问链接
# 11.11.11.111 为其中一个node ip
NODE_IP='11.11.11.112'
ALERTMANAGER_MAIN_NODEPORT=$(kubectl get svc -n monitoring | grep alertmanager-main | awk '{print $(NF-1)}' | cut -d ':' -f 2 | cut -d '/' -f 1)
echo "http://$NODE_IP:$ALERTMANAGER_MAIN_NODEPORT/"

查看图表

集群状态

image

集群状态以命名空间视角

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POD状态

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参考文档

• https://github.com/coreos/prometheus-operator
• https://github.com/coreos/prometheus-operator/blob/master/Documentation/user-guides/cluster-monitoring.md
• https://github.com/coreos/prometheus-operator/tree/master/contrib/kube-prometheus