搭建Prometheus+Grafana的云平台监控系统

1.1  Prometheus和Grafana概述

1.1.1  Prometheus概述

Prometheus（普罗米修斯）是一套开源的监控&报警&时间序列数据库的组合，起始是由SoundCloud公司开发的。现在最常见的Docker、Mesos、Kubernetes容器管理系统中，通常会搭配Prometheus进行监控。 Prometheus [prəˈmiθju:s] 普罗米修斯

Prometheus基本原理是通过HTTP协议周期性抓取被监控组件的状态，这样做的好处是任意组件只要提供HTTP接口就可以接入监控系统，不需要任何SDK或者其他的集成过程。这样做非常适合虚拟化环境比如VM或者Docker 。

输出被监控组件信息的HTTP接口被叫做exporter。目前互联网公司常用的组件大部分都有exporter可以直接使用，比如Varnish、Haproxy、Nginx、MySQL、Linux 系统信息 (包括磁盘、内存、CPU、网络等等)，具体支持的源看：https://github.com/prometheus。 exporter （[ekˈspɔ:tə(r)] 出口商）

对比主流的监控工具的操作界面：

nagios监控界面:

zabbix监控界面

Grafana+Prometheus监控界面：

通过上面的界面，我们可以看出来Grafana+Prometheus展示界面更美观

1.1.2 Prometheus 架构图解

普罗米修斯（Prometheus）及其一些生态系统组件的整体架构：

retrieval  [rɪˈtriːvl]  数据检索

Prometheus各组件运行流程如下：

1、Prometheus Server：Prometheus Sever是Prometheus组件中的核心部分，负责实现对监控数据的获取，存储及查询。Prometheus Server可以通过静态配置管理监控目标，也可以配合使用Service Discovery(服务发现)的方式动态管理监控目标，并从这些监控目标中获取数据。其次Prometheus Sever需要对采集到的数据进行存储，Prometheus Server本身就是一个实时数据库，将采集到的监控数据按照时间序列的方式存储在本地磁盘当中。Prometheus Server对外提供了自定义的PromQL，实现对数据的查询以及分析。另外Prometheus Server的联邦集群能力可以使其从其他的Prometheus Server实例中获取数据。

2、Exporters：Exporter将监控数据采集的端点通过HTTP服务的形式暴露给Prometheus Server，Prometheus Server通过访问该Exporter提供的Endpoint端点，即可以获取到需要采集的监控数据。可以将Exporter分为2类：

(1)、直接采集：这一类Exporter直接内置了对Prometheus监控的支持，比如cAdvisor，Kubernetes，Etcd，Gokit等，都直接内置了用于向Prometheus暴露监控数据的端点。

（2）、间接采集：原有监控目标并不直接支持Prometheus，因此需要通过Prometheus提供的Client Library编写该监控目标的监控采集程序。例如：Mysql Exporter，JMX Exporter，Consul Exporter等。

3、AlertManager：在Prometheus Server中支持基于Prom QL创建告警规则，如果满足Prom QL定义的规则，则会产生一条告警。常见的接收方式有：电子邮件，webhook 等。

4、PushGateway:Prometheus数据采集基于Prometheus Server从Exporter pull数据，因此当网络环境不允许Prometheus Server和Exporter进行通信时，可以使用PushGateway来进行中转。

Prometheus的工作流：

1.Prometheus server定期从配置好的jobs和exporters中拉取metrics，或者接收来自Pushgateway发送过来的metrics，或者从其它的Prometheus server中拉metrics。

metrics  [ˈmetrɪks]  衡量指标

2.Prometheus server在本地存储收集到的metrics，并运行定义好的alerts.rules，记录新的时间序列或者向Alert manager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。

实验拓扑图：

搭建Prometheus+Grafana的云平台监控系统工作流程：

1、安装exporter（出口）采集数据

2、美化采集到的数据

3、在web界面查看

懂：1不懂：2

1.2  安装配置Prometheus监控服务

1、安装go语言环境

方法1：使用tar包安装go语言环境

上传到go1.13.3.linux-amd64.tar.gz到linux服务器上

或在线下载：

[root@xuegod63 ~]# wget  -c https://storage.googleapis.com/golang/go1.13.3.linux-amd64.tar.gz

[root@xuegod63 ~]# tar -zxvf go1.13.3.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local

[root@xuegod63 ~]# echo "export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin" > /etc/profile.d/go.sh

[root@xuegod63 ~]# source /etc/profile.d/go.sh

[root@xuegod63 ~]# go

方法2：使用yum安装go语言环境

[root@xuegod63 ~]# yum install -y epel-release

[root@xuegod63 ~]# yum install go -y

[root@xuegod63 ~]# go version

扩展：

Go（又称Golang）是Google开发的一种静态强类型、编译型、并发型，并具有垃圾回收功能的编程语言。

下载安装Prometheus（https://prometheus.io/download/）

[root@xuegod63 ~]#wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.27.1/prometheus-2.27.1.linux-amd64.tar.gz

[root@xuegod63 ~]# tar zxvf prometheus-2.27.1.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/

[root@xuegod63 ~]# cd /usr/local/prometheus-2.27.1.linux-amd64/

修改prometheus配置文件，配置监控linux主机和mysql数据库，配置文件为yml语法，注意缩进对齐

[root@xuegod63 prometheus-2.7.1.linux-amd64]# vim prometheus.yml #在文档的最后插入以下内容

  - job_name: system-status

    static_configs:

      - targets: ['192.168.1.64:9100']

        labels:

          instance: xuegod64

  - job_name: mysql-status

    static_configs:

      - targets: ['192.168.1.64:9104']

        labels:

          instance: xuegod64-mysql

插入时，要和文件之前的job_name保持对齐，如下图：

注释：

  - job_name: system-status #每一个job_name都是一个监控项，这里代表监控操作系统状态

    static_configs:

      - targets: ['192.168.1.64:9100'] #被监控主机IP地址和端口

        labels:

          instance: xuegod64 #实例名称，在grafana中表示对应的主机。

  - job_name: mysql-status #监控mysql数据库状态

    static_configs:

      - targets: ['192.168.1.64:9104'] #目标主机IP地址和端口

        labels:

          instance: xuegod64-mysql #实例名称，在grafana中表示对应的主机。

[[email protected]]# ./prometheus --config.file=prometheus.yml

出现以下信息吧表示启动成功。

或直接后台运行：

[[email protected]]# nohup ./prometheus --config.file=prometheus.yml &

[root@xuegod63 ~]# systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld #关闭防火墙

浏览器输入http://192.168.1.63:9090

注：因为我们还没有开始配置xuegod64了，所以现在还获取不到xuegod64的信息

1.3 启动用于采集linux系统和mysql服务状态的exporter服务

prometheus常见的exporter及作用：

（1）、node_exporter用于监控操作系统的性能和运行状态

（2）、mysqld_exporter用于监控mysql服务

（3）、snmp_exporter用于监控网络设备

更多exporter可在官网下载：https://prometheus.io/download/#node_exporter

1、配置 node_exporter监控xuegod64运行状态

[root@xuegod64 ~]# systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld #关闭防火墙

上传node_exporter-1.1.2.linux-amd64.tar.gz到linux上。

[root@xuegod64 ~]# tar zxvf /root/node_exporter-1.1.2.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/

[root@xuegod64 ~]# nohup /usr/local/node_exporter-1.1.2.linux-amd64/node_exporter &

2、配置mysqld_exporter用于监控xuegod64上的mysql服务

（1）、安装数据库服务

[root@xuegod64 ~]# yum install mariadb-server mariadb -y

[root@xuegod64 ~]# systemctl start mariadb

[root@xuegod64 ~]# mysql #直接登录mysql

mysql> GRANT REPLICATION CLIENT,PROCESS ON *.* TO 'mysql_monitor'@'localhost' identified by '123456';

mysql> GRANT SELECT ON *.* TO 'mysql_monitor'@'localhost';

MariaDB [(none)]> exit;

注：mysql 用户权限说明：

（1）、replication client权限  #拥有此权限可以查询master server、slave server状态。

（2）、PROCESS权限  #通过这个权限，用户可以执行SHOW PROCESSLIST和KILL命令。默认情况下，每个用户都可以执行SHOW PROCESSLIST命令，但是只能查询本用户的进程。如：

mysql> show processlist;

另外，管理权限 process不能够指定某个数据库，on后面必须跟*.*

（3）、select权限  #必须有select的权限，才可以使用select * from table 查看数据

（2）、安装mysqld_exporter

上传mysqld_exporter到linux系统上

[root@xuegod64 ~]# tar xf mysqld_exporter-0.13.0-rc.0.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/

创建隐藏配置文件.my.cnf,用于mysqld_exporter连接mysql采集数据。

[root@xuegod64 ~]# vim /usr/local/mysqld_exporter-0.13.0-rc.0.linux-amd64/.my.cnf

[client]

user=mysql_monitor

password= 123456

[root@xuegod64 ~]# nohup /usr/local/mysqld_exporter-0.13.0-rc.0.linux-amd64/mysqld_exporter --config.my-cnf="/usr/local/mysqld_exporter-0.13.0-rc.0.linux-amd64/.my.cnf" &

在web界面，再次查看监控信息已经成功添加linux 和mysql节点，已经up了

浏览器输入http://192.168.1.63:9090

查看网络端口：

[root@xuegod64 ~]# netstat  -antup | grep 91

tcp6      0      0 :::9100        :::*            LISTEN      2158/node_exporter 

tcp6      0      0 :::9104        :::*            LISTEN      41308/mysqld_export

总结prometheus使用方法：

1、想监控操作系统，只需要一步：

在被监控系统上安装node_exporter并启动，就ok了

2、想监控操mysql数据库，只需要两步：

（1）、创建一个mysql用户

（2）、安装mysqld_exporter并启动

1.4  实战-使用Grafana可视化工具美化监控数据显示效果

1.4.1  配置grafana

1、上传grafana到linux系统/root/下

[root@xuegod63 ~]# yum install -y ./grafana-7.5.7-1.x86_64.rpm

或在线下载：

[root@xuegod64 ~]# wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/grafana/yum/rpm/grafana-7.5.7-1.x86_64.rpm

2、安装图形饼状图插件，方便显示饼状图

方法1：离线安装

下载：https://grafana.com/api/plugins/grafana-piechart-panel/versions/1.6.1/download

然后上传grafana-piechart-panel-1.6.1.zip到linux系统上

[root@xuegod63 ~]# mkdir /var/lib/grafana/plugins  #创建存储插件的路径

[root@xuegod63 ~]# unzip grafana-piechart-panel-1.6.1.zip 

[root@xuegod63 ~]# mv grafana-piechart-panel /var/lib/grafana/plugins/grafana-piechart-panel

[root@xuegod63 ~]# systemctl restart grafana-server

方法2：在线安装

[root@xuegod63 ~]# grafana-cli plugins install grafana-piechart-panel

[root@xuegod63 ~]# systemctl restart grafana-server #安装完插件，需要重启服务

3、访问：http://192.168.1.63:3000/login 用户名：admin密码admin

第一次登陆会提示修改密码，咱们改成123456 

配置数据源

url地址：http://192.168.1.63:9090

在页面最下面，点：Save & Test

Scrape  [skreɪp] 刮擦 ；  interval  [ˈɪntəvl]  间隔；Scrape interval 抓取数据间隔

弹出下面信息，说明成功了

1.4.2  将监控Linux系统和mysql服务运行状态的web仪表盘插件导入grafana

1、查找可以美化Linux系统监控数据的仪表盘插件

打开官方网站：https://grafana.com/grafana/dashboards

在页面中找到这个：

https://grafana.com/grafana/dashboards?search=node

输入关键字node，进行查询，查看自已想要的展示看板：

我使用们这个ID：8919

打开这个链接：https://grafana.com/grafana/dashboards/8919

也可以直接下载JSON文件，然后后期，直接导入这个离线文件：

ID号是： 8919。 注： 如果在线导入的看板，看不到数据，可以换一个ID号，再试试。

开始导入：

点load，

刷新浏览器界面：

注：也可以导入之前下载的node-exporter-for-prometheus-dashboard-cn-v20201010_rev24.json离线文件上传。

2、查出mysql的 Web仪表盘插件的ID号

打开此链接可直接搜索到与课程对应版本的仪表盘

https://grafana.com/grafana/dashboards?search=mysql%20overview&utm_source=grafana_search

然后选择这个由nasskach开发的界面

打开链接：https://grafana.com/grafana/dashboards/7362 复制7362 的ID

来到grafana主界面，导入dashboard：

下拉选择Prometheus

1.5  实战-Grafana配置邮件告警

1.5.1  配置SMTP发送邮件

配置163邮箱smtp服务

点击开启SMTP服务，点击开启后会提示我们下载手机APP，我们点继续开启不需要下载APP。

根据提示发送手机验证码即可开启成功

EMXCERHXVHVDXKJF

开启成功后会新增授权密码管理的选项，如果你之前已经开启过，直接点击新增授权密码即可。

Grafana配置SMTP账户

[root@xuegod63 ~]# vim /etc/grafana/grafana.ini

第522行修改smtp配置

注：所有修改配置前 ; 注释符号需要取消，将对应行，改为以下内容：

[smtp]

enabled = true                #启用smtp

host = smtp.163.com:465        #163 smtp服务地址

user = [email protected]  #163邮箱用户名

# If the password contains # or ; you have to wrap it with triple quotes. Ex """#password;"""

password = EMXCERHXVHVDXKJF      #授权密码

; cert_file =

; key_file =

; skip_verify = false

from_address = [email protected] #邮件From地址，和登录用户一致即可。

;from_name = Grafana

; ehlo_identity =

修改完邮件配置后修改domain信息，邮件内容中包含Grafana的访问地址，默认地址为localhost。

改：

41 ;domain = localhost

为：

41 domain = 192.168.1.63

1.5.2  配置图片渲染功能

配置插件地址

改：

813 ;server_url =

为：

813 server_url = http://192.168.1.63:8081/render

配置callback_url，该地址为Grafana地址。

改：

815 ;callback_url =

815 callback_url = http://192.168.1.63:3000/

修改默认语言，默认配置渲染图片时不支持中文。

改：

840 ;rendering_language =

为：

840 rendering_language = zh

安装图片渲染插件（经测试仅docker方式搭建的插件支持中文渲染）

安装docker环境

[root@xuegod63 ~]# yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

配置国内docker的yum源（阿里云）

[root@xuegod63 ~]# yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

安装docker-ce

[root@xuegod63 ~]# yum makecache fast

[root@xuegod63 ~]# yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io -y

[root@xuegod63 ~]# systemctl start docker && systemctl enable docker.service

[root@xuegod63 ~]#tee /etc/docker/daemon.json << 'EOF'

{

"registry-mirrors":["https://rsbud4vc.mirror.aliyuncs.com","https://registry.docker-cn.com","https://docker.mirrors.ustc.edu.cn","https://dockerhub.azk8s.cn","http://hub-mirror.c.163.com","http://qtid6917.mirror.aliyuncs.com","https://rncxm540.mirror.aliyuncs.com","https://e9yneuy4.mirror.aliyuncs.com"]

}

EOF

[root@xuegod63 ~]# systemctl daemon-reload

[root@xuegod63 ~]# systemctl restart docker

运行docker版本的图片渲染插件

上传课程资料中的grafana-image-renderer.tar.gz

[root@xuegod63 ~]# docker load -i grafana-image-renderer.tar.gz

[root@xuegod63 ~]# docker run -d -p 8081:8081 --restart=always index.docker.io/grafana/grafana-image-renderer:latest

重启Grafana使配置生效

[root@xuegod63 ~]# systemctl restart grafana-server

检查邮件服务是否配置成功，添加告警频道。

取任意名称，选择Email发送，填写收件人地址即可发送测试邮件。Include image需要手动勾选，这样发送邮件时才会附带监控图表信息。新版本中默认不勾选，因为需要安装插件。

测试成功后点击保存即可。

收到Grafana邮件

内容是测试信息

1.5.3  自定义监控项与告警规则

配置告警，回到仪表盘进行操作。

添加panel

修改一个新的标题

Panel title: xuegod64-CPU使用率

修改监控项配置。删除监控项。保留user配置即可。因为我们手工测试只能测试到User监控项。删除AFDC保留B

metrics  [ˈmetrɪks]  衡量指标

Metrics: (1 - avg(rate(node_cpu_seconds_total{instance=~"xuegod64",mode="idle"}[30s])) by (instance)) * 100

Legend: CPU使用率

注：idle表示总负载，system表示系统使用率，user表示用户使用率。

只留这个监控项参数

添加告警

配置告警规则。

xuegod64-cpu使用率报警

随便输出点告警描述信息：xuegod64-CPU > 50% (test)

注：query查询的时间默认是5分钟的平均数据，如果想快速触发报警可以时间缩短至1m。0.5=50%

保存配置，点击按钮

点击save保存即可

可以看到这里有这个标识：

应用一下：

1.5.4  压力测试触发告警

安装压力测试工具

[root@xuegod64 ~]# yum install -y epel-release

[root@xuegod64 ~]# yum install -y stress

对CPU进行压力测试。注：教学环境中xuegod64分配了8核心CPU，我们的监控指标配置的是超过50%告警，则需要将超过半数的CPU资源耗尽，所以-c参数大于虚拟机中CPU核心数量的一半即可，同学们根据自己学习环境进行调整。

[root@xuegod64 ~]# stress -c 6

新建终端窗口使用top命令查看系统负载

[root@xuegod64 ~]# top

已经创建了6个占用CPU100%的进程。

查看状态信息，可以看到pending和发送邮件间隔了1分钟。

查看邮箱

邮件中可以看到监控指标数据

Ctrl+C关闭压力测试工具

等待平均负载指标下来后就会收到恢复邮件。

总结：

1.1  Prometheus和Grafana概述

1.2  安装配置Prometheus监控服务

1.3  启动用于采集linux系统和mysql服务状态的exporter服务

1.4  实战-使用Grafana可视化工具美化监控数据显示效果

1.5  实战-Grafana配置邮件告警