Prometheus : 入門

Prometheus 是一個開源的監控系統。支持靈活的查詢語言(PromQL)，采用 http 協議的 pull 模式拉取數據等特點使 Prometheus 即簡單易懂又功能強大。

Prometheus 的主要特點

• 多維度數據模型

• 靈活的查詢語言

• 不依賴分布式存儲，單個服務器節點是自主的

• 通過 pull 方式采集時序數據

• 可以通過中間網關進行時序列數據推送

• 通過服務發現或者靜態配置來發現目標服務對象

• 支持多種界面展示方案，比如 grafana 等

Prometheus 由 server, client, push gateway, exporter, alertmanager 等核心組件構成。Prometheus server 主要用於抓取和存儲數據。Client libraries 可以用來連接 server 並進行查詢等操作。Push gateway  用於批量，短期的監控數據的匯總節點，主要用於業務數據匯報等。不同的 exporter 用於不同場景下的數據收集，如收集主機信息的 node_exporter，收集 MongoDB 信息的 MongoDB exporter 等等。下圖是 Prometheus 官方提供的架構圖：

從這個架構圖，我們可以看出它的運行邏輯大概是這樣的：
Prometheus server 定期從數據源拉取數據，然后將數據持久化到磁盤。Prometheus 可以配置 rules，然后定時查詢數據，當條件觸發的時候，會將 alert 推送到配置的 Alertmanager。Alertmanager 收到警告的時候，可以根據配置，聚合，去重，降噪，最后發送警告。同時還可以使用 API， Prometheus Console 或者 Grafana 查詢和聚合數據。

本文將介紹在 ubuntu 16.04 系統中安裝 Prometheus Server，並配置它從一台主機上拉取監控信息，然后通過 Prometheus Server 提供的簡易 UI 查詢數據。

在 Ubuntu 16.04 中安裝 Prometheus Server

請從 Prometheus 官方下載 linux 版的二進制壓縮包。注意在下載前要選擇操作系統為 linux。
執行下面的命令把 prometheus server 安裝到 /usr/local/share/prometheus 目錄：

$ tar -xf prometheus-1.7.2.linux-amd64.tar.gz
$ sudo mv prometheus-1.7.2.linux-amd64 /usr/local/share/prometheus

理論上來說這樣就算是安裝完成了，但是無論如何這都太簡陋了。因為每次啟動 Prometheus server 都需要手動執行命令：

$ /usr/local/share/prometheus/prometheus -config.file=/usr/local/share/prometheus/prometheus.yml

這實在是太不方便了！應該把它配置成服務，用 systemd 來管理。

先創建一個名為 prometheus 的用戶：

$ sudo adduser prometheus

把目錄 /usr/local/share/prometheus/ 的所有者設置為 prometheus 用戶：

$ sudo chown -R prometheus:prometheus /usr/local/share/prometheus/

然后創建文件 /etc/systemd/system/prometheus.service，內容如下：

[Unit]
Description=Prometheus Server
Documentation=https://prometheus.io/docs/introduction/overview/
After=network.target

[Service]
User=prometheus
Restart=on-failure
WorkingDirectory=/usr/local/share/prometheus/
ExecStart=/usr/local/share/prometheus/prometheus \
          -config.file=/usr/local/share/prometheus/prometheus.yml

[Install]
WantedBy=multi-user.target

好了，現在可以通過 systemd 來控制 Prometheus 服務了，先啟動服務：

$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl start prometheus

再把服務配置為開機時啟動：

$ sudo systemctl enable prometheus

檢查一下服務的狀態：

$ sudo systemctl status prometheus

到此為止 Prometheus Server 已經開始運行了。接下來我們就可以收集數據了。

使用 Node Exporter 收集主機信息

數據收集的任務由不同的 exporter 來完成，如果要收集 linux 主機的信息，可以使用 node exporter。然后由 Prometheus Server 從 node exporter 上拉取信息。接下來我們介紹如何安裝並配置 node exporter。
請從 Prometheus 官方下載 node exporter 的二進制壓縮包。執行下面的命令把 node exporter 安裝到 /usr/local/share/ 目錄：

$ tar -xf node_exporter-0.14.0.linux-amd64.tar.gz
$ sudo cp node_exporter-0.14.0.linux-amd64/node_exporter /usr/local/sbin/

同樣的我們把 node exporter 也配置成通過 systemd 管理。創建文件 /etc/systemd/system/node-exporter.service，內容如下：

[Unit]
Description=Prometheus Node Exporter
After=network.target

[Service]
ExecStart=/usr/local/sbin/node_exporter
User=nobody

[Install]
WantedBy=multi-user.target

執行下面的命令設置為開機啟動並啟動服務：

$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl enable node-exporter
$ sudo systemctl start node-exporter

node exporter 默認監聽 9100 端口，讓我們檢查一下端口的監聽情況：

$ ss -tunl

Node exporter 已經可以收集主機上的信息了，接下來我們還需要配置 Prometheus Server 從 node exporter 那里拉取數據。

配置 Prometheus 從 Node Exproter 拉取數據

Prometheus Server 可以從不同的 exporter 上拉取數據，對於上面的 node exporter 我們可以利用 Prometheus 的 static_configs 來拉取 node exporter 的數據。編輯 Prometheus server 的配置文件：

$ sudo vim /usr/local/share/prometheus/prometheus.yml

在 scrape_configs 中添加一個 名稱為 node 的 static_configs：

- job_name: "node"
    static_configs:
      - targets: ["127.0.0.1:9100"]

注意，要把上面的 IP 地址替換為運行 node exporter 的主機的 IP。

保存文件然后重啟 prometheus 服務！重啟后 prometheus 服務會每隔 15s 從 node exporter 上拉取一次數據。

查詢數據

Prometheus Server 提供了簡易的 WebUI 可以進數據查詢並展示，它默認監聽的端口為 9090。接下來我們進行一次簡單的查詢來驗證本文安裝配置的系統。
在瀏覽器中訪問 Prometheus Server 的 9090 端口：

在下拉菜單中選擇 "node_memory_Buffers"，然后點擊 "Execute" 按鈕：

查詢出來的結果略微有些粗獷，連單位都沒帶。請選擇 "Graph" 標簽頁：

通過圖表查看查詢結果就好多了！

總結

Prometheus 是當下比較流行的開源監控工具，這里只是簡單的介紹了安裝過程及一個最基本的用例。但是不難看出 Prometheus 雖然支持靈活的查詢語言，但是自身只支持簡單的展示能力。如果要友好的展示 Prometheus 的查詢結果，還需要使用更專業的展示工具 Grafana。