实操案例:使用Prometheus Operator进行集群监控


据Sysdig发布的容器报告,容器以及如Kubernetes等编排工具的使用增长了51%以上,大家开始将工作负载在集群中进行托管并管理。鉴于集群中短暂的状态,对于端到端的集群有一个十分重要的需求,即能够详细监控节点、容器以及pod。
IT工程师需要管理应用程序、集群(节点和数据),并且需要减少手动配置service、目标和数据存储的工作量,同时在应用程序每次关闭和返回时进行监控。这就需要一个无缝部署以及管理高可用监控系统(如Prometheus),其中可以与Operator一起处理抓取目标的动态配置、服务发现以及用于告警集群中各种目标的配置规则。同时,使用Operator模式编写代码以减少人工干预。
本文,我们将关注Prometheus Operator是如何工作的,service monitor在Prometheus Operator中是如何发现目标和获取指标的。
能够使用原生Kubernetes配置选项无缝安装Prometheus Operator能够在Kubernetes命名空间中创建和摧毁一个Prometheus实例,某个特定的应用程序或者团队能够轻松地使用Operator能够预配置配置文件,包括Kubernetes资源的版本、持久性、保留策略和replicaOperator在后台执行以下操作以管理自定义资源:1、CRD创建:CRD定义规范和元数据,基于该规范和元数据应创建自定义资源。当创建CRD的请求时,使用Kubernetes内部模式类型(OpenAPI v3模式)验证元数据,然后创建自定义资源定义(CRD)对象

2、自定义资源创建根据元数据和CRD规范验证对象,并相应地创建自定义对象创建。

3、Operator(自定义控制器)开始监控event及其状态变更,并基于CRD管理自定义资源。它可以提供event在自定义资源上执行CRUD操作,因此每当更改自定义资源的状态时,都能被触发相应的event。

Prometheus Operator使用Service Monitor CRD执行自动发现和自动配置获取的目标。ServiceMonitoring包括以下组件:Service:实际上是service/deployment,它在定义的端点、端口暴露指标,并使用对应的标签进行标识。每当service或pod发生故障时,该service以相同的标签返回,因此使得它可被service monitor发现。Service Monitor:可基于匹配的标签发现service的自定义资源。Servicemonitor处于部署了Prometheus CRD的命名空间中,但通过使用NamespaceSelector,它依旧能够发现部署在其他命名空间中的service。Prometheus CRD:基于标签与service monitor相匹配并且能够生成Prometheus的配置。
Gerrit是一个代码review工具,主要用于DevOps CI流水线,在代码入库前对每个提交进行审阅。本文假设Gerrit已经在Kubernetes集群中运行,因此不再赘述Gerrit在Kubernetes作为服务运行的步骤。
如果你还没有Prometheus Operator,可以使用helm chart来安装或直接使用Rancher,在Rancher2.2及以上的版本中,Rancher会在新添加的集群中部署一个Prometheus Operator。以下组件将会被默认下载安装:prometheus-operatorprometheusalertmanagernode-exporterkube-state-metricsgrafanaservice monitors to scrape internal kubernetes components
以下步骤将展示Prometheus Operator如何自动发现运行在Kubernetes集群上的Gerrit服务以及如何从Gerrit中抓取指标。
可以使用Prometheus jar插件暴露Gerrit指标,但需要提前将该插件安装在Gerrit实例上运行。Prometheus jar插件下载地址:https://gerrit-ci.gerritforge.com/ ,将jar放在Gerrit插件目录中:/var/gerrit/review_site/plugins/,并重启gerrit服务。在管理员的web界面校验Prometheus插件:Gerrit -> Plugins -> Prometheus plugin。创建一个账号和组并给予查看指标的访问权限以管理员权限登录到Gerrit的web界面,访问:Projects>List>All-Projects。点击【Access】标签,再点击【edit】按钮。在block global capabilities中,点击【Add Permission】并且在下拉列表中选择【View Metrics】。在Gerrit中为用户生成一个token。选择我们此前创建的组“Prometheus Metrics“,点击【Add】按钮。在Gerrit中生成token之后,你可以使用用户id和token来生成Base64编码格式的用户id和token,用于将凭证存储在Kubernetes中。使用secret的详细信息创建一个yaml并在Kubernetes中创建secret。使用两个标签标记Gerrit服务,例如:app: gerrit and release: prometheus-operatorkubectl 开发云主机域名label svc gerrit app=gerrit release=prometheus-operator在servicemonitoring添加端点的详细信息以发现Gerrit服务指标以及具有匹配标签的的selector,如下所示:Selector下的标签是用于标识服务的标签:
元数据部分下的标签是指用于通过Prometheus CRD识别服务监视器的标签。

Namespaceselector:在Gerrit服务所运行的Kubernetes集群中提供命名空间。Service可以在任何命名空间中运行,但service monitor只能在Prometheus Operator运行的命名空间创建,这样Prometheus CRD就可以识别service monitor对象。

使用以下命令验证Prometheus对象中Service Monitor selector的部分:

注意:如果Prometheus-operator使用helm部署,标签release=Prometheus-operator已经应用到Prometheus对象上。我们依旧需要在service monitor中匹配这个标签,因为Prometheus CRD需要确定合适的service monitor。以上servicemonitor创建步骤可以使用prometheus-operator helm自定义values.yaml来完成。
标签更新之后,Prometheus自定义对象将会自动调用config-reloader来读取终端并更新Prometheus配置文件。这是Prometheus Operator的一个好处,无需手动介入创建Prometheus配置文件和更新抓取的配置。1、 打开Prometheus url:http://prometheusip:nodeportkubectl get svc prometheus以获取nodeport详细信息并用节点的详细信息来替代IP。2、 访问菜单:Status -> Configuration,来查看使用抓取配置自动加载的Prometheus配置。在scrape_configs部分,可以查看Gerrit service monitor的详细信息,如下所示:

3、 访问菜单 -> Status -> Targets or Service Discovery。如果service monitor已经成功抓取Gerrit的指标,目标应该显示为健康[1/1up]。

Gerrit暴露了各种指标,如JVM运行时间、线程内存、heap size、error等。这些都可以在Grafana仪表板中配置以监控Gerrit的性能和运行状况(如下所示)。
Gerrit指标在scrape url下暴露:http://gerrit-svcip:nodeport/a/plugins/metrics-reporter-prometheus/metricskubectl get svc prometheus-获取service 节点端口。
将gerrit-svcip、nodeport替换为gerrit服务的gerrit IP / nodeport的详细信息,暴露的指标将如下所示。指标的值可以在Prometheus -> Graph 中的表达字段进行评估,如:caches_disk_cached_git_tags

在Grafana中配置指标以监控Gerrit的健康状况,选择数据源为Prometheus并在dashboard中配置widget。一些已经配置的关键指标有JVM_threads、Uptime、Http_Plugin errors、内存使用情况、事件等。Prometheus Operator有助于Prometheus的无缝部署和管理、抓取目标的动态配置、服务发现、可扩展性、以及内置的SRE专业知识,这可以加速集群监控。2018年年末,Rancher Labs宣布加强对Prometheus的支持,这将为跨多个Kubernetes集群和多个隔离租户环境提供更高的可见性。在Rancher2.2及以上的版本中,每当添加一个新的Kubernetes集群到Rancher中,Rancher都将在集群中部署一个Prometheus operator,然后在集群中创建一个Prometheus部署。此外,还支持以下两个功能:集群范围内的Prometheus部署将被用于存储集群指标(如CPU节点和内存消耗),并存储从单个用户部署的应用程序中收集的项目级指标。Rancher对Prometheus的增强支持,可确保为所有Kubernetes集群、所有项目和所有用户进行高效的部署和有效的监测。安全代理确保不在多租户之间重复共享数据,并且对多租户进行隔离。除此之外,Rancher还收集使用Prometheus处理的数据公开端点的任意自定义指标。所有指标均可用于Rancher内部的告警和决策,通过通知用户的Slack及PagerDuty进行简单操作,通过启动工作负载的横向扩展最终增加负载进行复杂操作。Rancher现在还拥有完全安全隔离和RBAC的集群级和项目级的指标和仪表盘。

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