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 简介_第1张图片

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)。

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