Docker搭建Prometheus+grafana监控系统

一、Prometheus简介

1、简介

Prometheus是由SoundCloud开发的开源监控报警系统和时序列数据库(TSDB)。
Prometheus使用Go语言开发，是Google BorgMon监控系统的开源版本。 2016年由Google发起Linux基金会旗下的原生云基金会(Cloud Native Computing Foundation), 将Prometheus纳入其下第二大开源项目。 Prometheus目前在开源社区相当活跃。
Prometheus和Heapster(Heapster是K8S的一个子项目，用于获取集群的性能数据。)相比功能更完善、更全面。Prometheus性能也足够支撑上万台规模的集群。

2、基本原理

Prometheus的基本原理是通过HTTP协议周期性抓取被监控组件的状态，任意组件只要提供对应的HTTP接口就可以接入监控。不需要任何SDK或者其他的集成过程。
这样做非常适合做虚拟化环境监控系统，比如VM、Docker、Kubernetes等。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)。

3、架构

组件

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。
 
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：
   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：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。

Service Discovery：服务发现，Prometheus支持多种服务发现机制：文件，DNS，Consul,Kubernetes,OpenStack,EC2等等。基于服务发现的过程并不复杂，通过第三方提供的接口，Prometheus查询到需要监控的Target列表，然后轮询这些Target获取监控数据。

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。在AlertManager从 Prometheus server 端接收到 alerts后，会进行去除重复数据，分组，并路由到对收的接受方式，发出报警。常见的接收方式有：电子邮件，pagerduty，webhook 等。
 
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。通过PushGateway将内部网络的监控数据主动Push到Gateway中，Prometheus Server采用针对Exporter同样的方式，将监控数据从PushGateway pull到Prometheus Server。

工作流

1 Prometheus server定期从配置好的jobs或者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。
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。

常用的exporter整理

node-exporter: 用来监控运算节点上的宿主机的资源信息，需要部署到所有运算节点
kube-state-metric：prometheus采集k8s资源数据的exporter，能够采集绝大多数k8s内置资源的相关数据，例如pod、deploy、service等等。同时它也提供自己的数据，主要是资源采集个数和采集发生的异常次数统计
cAdvisor （Container Advisor） ：用于监控正在运行的容器资源使用和性能信息。
    https://github.com/google/cadvisor
Blackbox_exporter：监控业务容器存活性。可以提供 http、dns、tcp、icmp 的监控数据采集

二、前提准备

1、docker环境2台 server：192.168.1.20  client：192.168.1.30
2、nginx服务：192.168.1.10
3、监控服务器 需要安装4个服务
    Prometheus Server(普罗米修斯监控主服务器 )
    Node Exporter (收集Host硬件和操作系统信息)
    cAdvisor (负责收集Host上运行的容器信息)
    Grafana (展示普罗米修斯监控界面）
4、被监控的只需安装2个
    Node Exporter (收集Host硬件和操作系统信息)
    cAdvisor (负责收集Host上运行的容器信息)

三、部署node_exporter（server、client都安装）

docker pull porm/node-exporter

docker run --name=node-exporter -p 9100:9100 -itd prom/node-exporter

访问：http://192.168.1.20:9100　　　　　　#查看节点信息

　　　http://192.168.1.30:9100

四、安装prometheus server（server安装）

mkdir -p /server/docker/prometheus/{server,client}
touch /server/docker/prometheus/server/rules.yml
编辑prometheus.yml文件，添加客户端信息

vim /server/docker/prometheus/server/prometheus.yml

global:
  scrape_interval:
  external_labels:
    monitor: 'codelab-monitor'
# 这里表示抓取对象的配置
scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    scrape_interval: 5s  #重写了全局抓取间隔时间，由15秒重写成5秒
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9090','192.168.1.20:9100']
  - job_name: 'client-node1'
    static_configs:
      - targets: ['192.168.1.30:9100']

docker启动prometheus：

docker pull prom/prometheus

docker run --name prometheus -p 9090:9090 \
-v /server/docker/prometheus/server/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml \
-v /server/docker/prometheus/server/rules.yml:/etc/prometheus/rules.yml \
-itd prom/prometheus \
--config.file=/etc/prometheus/prometheus.yml \
--web.enable-lifecycle

注：启动时加上--web.enable-lifecycle： 启用远程热加载配置文件
 　　　　　　--config.file：启动时加载配置文件

浏览器访问prometheus：http://192.168.1.20:9090

五、安装Grafana展示（server安装）

Grafana是用于可视化大型测量数据的开源程序，它提供了强大和优雅的方式去创建、共享、浏览数据。

1、先启动测试grafana：

docker pull grafana/grafana

docker run --name=grafana -p 3000:3000 -itd grafana/grafana

将配置文件复制到宿主机： 
　　docker cp grafana:/etc/grafana/grafana.ini /server/docker/prometheus/grafana/ 
　　docker rm -f grafana 
修改配置文件grafana.ini，配置smtp邮件报警信息（报警会用到）

vim /server/docker/prometheus/grafana/grafana.ini

根据实际添加上面这几条，host、password可以登录邮箱查看。

2、启动正式grafana：

docker run -p 3000:3000 --name grafana \
-v /server/docker/prometheus/grafana/grafana.ini:/etc/grafana/grafana.ini \
-v /server/docker/prometheus/grafana/data:/var/lib/grafana \
-e "GF_SECURITY_ADMIN_PASSWORD=grafana123" \
-itd grafana/grafana

注：-e "GF_SECURITY_ADMIN_PASSWORD=grafana123" 是设置grafana登陆页面的密码,如不添加这条，默认账号密码为admin/admin

访问：http://192.168.1.20:3000              账号密码为：admin/grafana123

3、nginx实现域名访问grafana：

server {
    server_name grafana.aa.com;
    listen 80;
 
    location / {
        proxy_pass http://192.168.1.20:3000;
    }
}

访问：http://grafana.aa.com

4、添加prometheus数据源：

5、添加模板文件：（监控主机信息）

https://www.jianshu.com/p/367d52fe1171         #grafana常用监控模板大全
https://grafana.com/grafana/dashboards/        #grafana官网模板

根据自己需求下载网址中模板，下载到本地后，导入grafana：

也可以根据官网的模板ID号下载：

展示：

六、  安装cAdvisor——监控容器信息（server、client都安装）

1、docker安装cAdvisor：

docker pull google/cadvisor

docker run -p 8088:8080 --name cadvisor \
-v /:/rootfs:ro \
-v /var/run:/var/run:rw \
-v /sys:/sys:ro \
-v /var/lib/docker/:/var/lib/docker:ro \
-itd google/cadvisor:latest

将ip、端口加入到prometheus.yml 文件，重启prometheus服务

global:
  scrape_interval:
  external_labels:
    monitor: 'codelab-monitor'
# 这里表示抓取对象的配置
scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    scrape_interval: 5s  #重写了全局抓取间隔时间，由15秒重写成5秒
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9090','192.168.1.20:9100','192.168.1.20:8088']
  - job_name: 'client-node1'
    static_configs:
      - targets: ['192.168.1.30:9100','192.168.1.30:8088']

docker restart prometheus     　　#重启prometheus让配置生效

2、添加模板，监控docker容器：

模板在上文给的俩个地址里，请自行选择，展示：

七、blackbox_exporter监控端口（server安装）

1、docker安装blackbox_exporter：

docker pull prom/blackbox-exporter

docker run --name blackbox -p 9115:9115-itd prom/blackbox-exporter

在prometheus.yml文件添加监控配置：（注意：格式不对prometheus会报错）

#监控主机端口存活状态
  - job_name: 'prometheus_port_status'
    metrics_path: /probe
    params:
      module: [tcp_connect]
    static_configs:
      - targets: ['192.168.1.20:8088','192.168.1.20:9100','192.168.1.20:8091','192.168.1.30:8088','192.168.1.30:9100','192.168.1.30:8091']
        labels:
          instance: 'port_status'
          group: 'tcp'
    relabel_configs:
      - source_labels: [__address__]
        target_label: __param_target
      - source_labels: [__param_target]
        target_label: instance
      - target_label: __address__
        replacement: 192.168.1.20:9115
#监控主机存活状态
  - job_name: 'node_status'
    metrics_path: /probe
    params:
      module: [icmp]
    static_configs:
      - targets: ['192.168.1.20','192.168.1.30']
        labels:
          instance: 'node_status'
          group: 'node'
    relabel_configs:
      - source_labels: [__address__]
        target_label: __param_target
      - target_label: __address__
        replacement: 192.168.1.20:9115
#监控网站状态
  - job_name: 'web_status'
    metrics_path: /probe
    params:
      module: [http_2xx]
    static_configs:
      - targets: ['https://www.baidu.com']
        labels:
          instance: 'web_status'
          group: 'web'
    relabel_configs:
      - source_labels: [__address__]
        target_label: __param_target
      - target_label: __address__
        replacement: 192.168.1.20:9115

blackbox-exporter在grafana页面展示需要安装grafana-piechart-panel插件
下载完后，上传到/server/docker/prometheus/grafana/data/plugins
docker restart grafana    #重载grafana配置
docker exec -it grafana grafana-cli plugins install grafana-piechart-panel  #grafana安装插件
docker restart grafana

2、在grafana面板添加模板：（模板ID：9965）

这个仪表盘监控信息不完全，目前还没找到更合适的。

八、Alert警报（两种方式）

1、AlertManager告警（server安装）

Alertmanager是一个独立的告警模块，接收Prometheus等客户端发来的警报。
Prometheus的警报分为两个部分：
    报警：Prometheus服务器中的警报规则将警报发送到Alertmanager。
    通知：该Alertmanager 管理这些警报， 通过邮件、hipchat等方式发送通知

运行测试alertmanager：

docker pull prom/alertmanager

docker run --name alert -p 9093:9093 -itd prom/alertmanager

docker cp alert:/etc/alertmanager/alertmanager.yml /server/docker/prometheus/alert/

编写alertmanager配置文件实现邮件告警：vim /server/docker/prometheus/alert/alertmanager.yml

# 全局配置
global:
  resolve_timeout: 5m
  smtp_smarthost: 'smtp.qq.com:465'
  smtp_from: '166xxxxxxx@qq.com'
  smtp_auth_username: '166xxxxxxx@qq.com'
  smtp_auth_password: 'bxxxxxxxxxxacdif'
  smtp_require_tls: true
# 定义路由树信息
route:
  group_by: ['alertname']
  group_wait: 10s
  group_interval: 10s
  repeat_interval: 1h
  receiver: 'mail'
#定义警报接收者信息
receivers:
- name: 'mail'
  email_configs:
  - to: '136xxxxxxx@qq.com'
    send_resolved: true

停止测试alertmanager，启动正式：

docker rm -f alert

docker run -p 9093:9093 --name alert \
-v /server/docker/prometheus/alert/alertmanager.yml:/etc/alertmanager/alertmanager.yml \
-itd prom/alertmanager

编写报警规则：vim /server/docker/prometheus/server/rules.yml  （参考配置）

groups:
    - name: test-rules
      rules:
      - alert: HttpprometheusDown
        expr: up == 0
        for: 1m
        labels:
　　　     team: node
	annotations:
	  summary: "{{$labels.instance}}: has been down"
	  description: "{{$labels.instance}}: job {{$labels.job}} has been down "
	  value: {{$value}}

参数解释：
    - alert:  # 告警名称
    expr: # 告警的判定条件，参考Prometheus高级查询来设定（是promSQL简单改写的，参考上面CPU的,建议先做一个低数值测试,成功后改为需要的告警数值）
    for:  # 满足告警条件持续时间多久后，才会发送告警
    labels: #标签项
    team: node
    annotations: # 解析项，详细解释告警信息
    {{$labels.instance}}可以显示故障机ip端口
    {{ $value }}当前的值

在prometheus配置文件中引入AlertManager配置文件：

global:
  scrape_interval:
  external_labels:
    monitor: 'codelab-monitor'
rule_files:
  - rules.yml
# 这里表示抓取对象的配置
scrape_configs:
     #这个配置是表示在这个配置内的时间序例，每一条都会自动添加上这个{job_name:"prometheus"}的标签
  - job_name: 'prometheus'
    scrape_interval: 5s #重写了全局抓取间隔时间，由15秒重写成5秒
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9090','192.168.1.20:9100','192.168.1.20:8088']
  - job_name: 'node1'
    static_configs:
      - targets: ['192.168.1.30:9100','192.168.1.30:8088']
alerting:
  alertmanagers:
    - static_configs:
        - targets: ['192.168.1.20:9093']

docker restart prometheus     　　#重启prometheus让配置生效
访问：http://192.168.1.20:9093/#/alerts  即可查看所监控到的报警信息

2、grafana自带alert告警（在grafana页面配置）

设置完成，但是grafana自带的alert功能有限，太复杂的报警功能无法实现。

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