Prometheus 简介

什么是Prometheus

Prometheus是一个最初在SoundCloud上构建的开源系统监视和警报工具包 。自2012年成立以来，许多公司和组织都采用了Prometheus，该项目拥有一个非常活跃的开发人员和用户社区。它现在是一个独立的开源项目，可以独立于任何公司进行维护。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。

特征

作为新一代的监控框架，Prometheus 具有以下特点：

强大的多维度数据模型： 时间序列数据通过 metric 名和键值对来区分。 所有的 metrics 都可以设置任意的多维标签。
数据模型更随意，不需要刻意设置为以点分隔的字符串。 可以对数据模型进行聚合，切割和切片操作。
支持双精度浮点类型，标签可以设为全unicode。 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。
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。 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。 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。 可以采用 push gateway 的方式把时间序列数据推送至 Prometheus server 端。 可以通过服务发现或者静态配置去获取监控的 targets。
有多种可视化图形界面。 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。

组件

Prometheus生态系统由多个组件组成，其中许多组件是可选的：

主要的Prometheus服务器，用于存储时间序列数据 ；

用于检测应用程序代码的客户端库；

用于支持短期工作的推送网关 针对HAProxy，StatsD，Graphite等服务的专用出口商 ；

一个alertmanager处理警报 各种支持工具 ；

大多数Prometheus组件都是用Go编写的，因此很容易构建和部署为静态二进制文件。

架构

此图说明了Prometheus的体系结构及其一些生态系统组件：

Prometheus的适用场景

在选择Prometheus作为监控工具前，要明确它的适用范围，以及不适用的场景。
Prometheus在记录纯数值时间序列方面表现非常好。它既适用于以服务器为中心的监控，也适用于高动态的面向服务架构的监控。
在微服务的监控上，Prometheus对多维度数据采集及查询的支持也是特殊的优势。
Prometheus更强调可靠性，即使在故障的情况下也能查看系统的统计信息。权衡利弊，以可能丢失少量数据为代价确保整个系统的可用性。因此，它不适用于对数据准确率要求100%的系统，比如实时计费系统（涉及到钱）。

什么时候不合适？

普罗米修斯重视可靠性。即使在故障情况下，您也可以随时查看有关系统的可用统计信息。如果您需要100％的准确度，例如按请求计费，Prometheus不是一个好的选择，因为收集的数据可能不够详细和完整。在这种情况下，您最好使用其他系统来收集和分析数据以进行计费，并使用Prometheus进行其余监控。

Prometheus核心组件介绍

Prometheus Server:

Prometheus Server是Prometheus组件中的核心部分，负责实现对监控数据的获取，存储以及查询。 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 Server需要对采集到的监控数据进行存储，Prometheus Server本身就是一个时序数据库，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。最后Prometheus Server对外提供了自定义的PromQL语言，实现对数据的查询以及分析。 Prometheus Server内置的Express Browser UI，通过这个UI可以直接通过PromQL实现数据的查询以及可视化。 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，因此在大规模监控的情况下，可以通过联邦集群以及功能分区的方式对Prometheus Server进行扩展。

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，即可获取到需要采集的监控数据。 一般来说可以将Exporter分为2类： 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。 间接采集：间接采集，原有监控目标并不直接支持Prometheus，因此我们需要通过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。

PushGateway:

在Prometheus Server中支持基于PromQL创建告警规则，如果满足PromQL定义的规则，则会产生一条告警，而告警的后续处理流程则由AlertManager进行管理。在AlertManager中我们可以与邮件，Slack等等内置的通知方式进行集成，也可以通过Webhook自定义告警处理方式。

Service Discovery:

服务发现在Prometheus中是特别重要的一个部分，基于Pull模型的抓取方式，需要在Prometheus中配置大量的抓取节点信息才可以进行数据收集。有了服务发现后，用户通过服务发现和注册的工具对成百上千的节点进行服务注册，并最终将注册中心的地址配置在Prometheus的配置文件中，大大简化了配置文件的复杂程度， 也可以更好的管理各种服务。 在众多云平台中（AWS,OpenStack），Prometheus可以 通过平台自身的API直接自动发现运行于平台上的各种服务，并抓取他们的信息Kubernetes掌握并管理着所有的容器以及服务信息，那此时Prometheus只需要与Kubernetes打交道就可以找到所有需要监控的容器以及服务对象. Consul（官方推荐）等服务发现注册软件 通过DNS进行服务发现 通过静态配置文件（在服务节点规模不大的情况下）

这一期的Prometheus的技术分享到这就结束了，更多Prometheus相关信息可以关注乐维Prometheus技术分享专栏或者乐维社区（forum.lwops.cn）。