本系列将分成三个部分，您将学习如何使用 Helm 在 Kubernetes 上集成 Prometheus 和 Grafana，以及如何在 Grafana 上创建一个简单的控制面板。Prometheus 和 Grafana 是 Kubernetes 最受欢迎的两种开源监控工具。学习如何使用 Helm 集成这两个工具，使您能够轻松监控 Kubernetes 集群并排除故障。您还可以更深入地了解集群的健康状况和性能，它将跟踪 Kubernetes 集群上的资源和性能指标。

如前所述，Prometheus 和 Grafana 是用于监控容器编排平台的流行工具。最流行的两个容器编排工具是 Docker Swarm 和 Kubernetes。第一部分将为您介绍使用 Prometheus 和 Grafana 的前提条件，了解什么是 Prometheus 和 Grafana等。

前提条件

要跟上本指南，你需要：

  • 安装 Docker：要在你的机器上安装 Docker，请查看 Docker 官方文档 https://www.docker.com/。
  • 安装 Kubectl：这可以让你与 Kubernetes 集群通信。要在本地机器上安装 Kubectl 工具，请遵循 Kubectl 官方文档指南 https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/。
  • 掌握 Kubernetes 的基本知识：请确保你对 Kubernetes 有一定的了解。您可以阅读 Kubernetes 官方文档 https://kubernetes.io/ 来学习 K8s 相关知识。
  • 建立 Kubernetes 集群：在Kubernetes 集群上安装 Prometheus 和 Grafana。本指南将使用 Minikube （快速指南 https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/）。这是一个免费的本地 Kubernetes 集群。

什么是 Prometheus？

Prometheus 是一款开源 DevOps 工具。它为 Kubernetes 等容器编排平台提供监控和实时警报功能，以时间序列数据的形式收集和存储来自平台的指标。其次，它具有监控容器编排平台的开箱即用功能，并且是 Grafana 等其他数据可视化库的数据源。

Prometheus 从 Kubernetes 集群收集的指标包括：

  • Kubernetes 集群健康状况。
  • CPU 状态
  • 内存使用情况
  • Kubernetes 节点状态。
  • 潜在性能瓶颈报告。
  • 性能指标
  • 服务器资源

什么是 Grafana？

Grafana 是一款用于分析和交互式可视化的多平台、开源在线应用程序。当你将它连接到受支持的数据源（如 Prometheus）时，它能提供：

  • 交互式控制面板
  • 交互式图表
  • 可视化图表
  • 网络告警

无论数据源是什么，Grafana 都能为您查询、可视化和理解您的指标。除了 Prometheus，Grafana 还支持其他几个数据源，例如：

  • InfluxDB
  • AzureMonitor
  • Datadog
  • Graphite
  • AWS CloudWatch。
  • PostgreSQL
  • Microsoft SQL Server (MSSQL)。
  • Elasticsearch
  • Google Cloud Monitoring
  • MySQL
  • Alertmanager
  • Loki

您可以选择从头开始创建控制面板，或者导入 Grafana 已经提供的控制面板，并对其进行定制以满足您的需求。大多数 DevOps 专业人员都使用 Grafana 和 Prometheus 来创建具有数据可视化控制面板的强大时序数据库。

在这里，我们将创建一个仪表板，用于可视化从 Prometheus 数据源收集的指标。

Prometheus 的架构

下图显示了 Prometheus 的组件和工作原理：

这些都是 Prometheus 的组件：

  • Prometheus Server是 Prometheus 架构的核心组件。它是实际监控工作进行的地方。
  • Alertmanager 通过电子邮件和其他通信渠道（如 Slack）向用户发送告警。
  • Pushgateway 可支持临时任务。它允许用户将时间序列数据推送到 Prometheus 目标。它还能处理短期任务的指标。

Prometheus 服务器可进一步分为三个组件：

  • Data Retrieval Worker 从容器编排平台中抓取并收集度量数据。然后，它将指标转换为时间序列数据。它从许多来源收集指标，这些来源在其设置中指定。
  • Time Series Database 存储来自数据检索组件的时间序列数据。
  • HTTP Server 响应时间序列数据的请求和 PromQL 查询。然后，它将信息显示在网络用户界面或仪表板上。它既可以使用 Grafana 等第三方平台，也可以使用内置的 Prometheus Web UI。

设置 Prometheus 和 Grafana 以监控容器编排平台的好处

设置 Prometheus 和 Grafana 进行监控能给我们带来很多好处：

  • 可以获得一套完整的端到端解决方案，用于观察和监控 Kubernetes 集群。
  • 可以使用 Prometheus PromQL 查询语言查询指标。
  • 如果你有一个微服务架构，Prometheus 会同时跟踪你的所有微服务。
  • 当某个服务出现故障时，会立即发出警报。
  • Grafana 仪表盘提供集群的性能和健康状况报告。

在 Kubernetes 上集成 Prometheus 和 Grafana 时，开发人员普遍采用两种方法：

  • 手动 Kubernetes 部署：在这种方法中，开发人员需要编写 Kubernetes 部署和服务 YAML 文件。需要为 Prometheus 和 Grafana 应用程序编写 YAML。在 YAML 文件中，指定在 Kubernetes 上集成 Prometheus 和 Grafana 的所有配置。然后，把这些文件部署到 Kubernetes 集群，以便 Prometheus 和 Grafana 正常工作。不过这种方法的弊端是开发人员可能会有很多 YAML 文件，这对大多数 DevOps 实践者来说都是令人厌烦的。如果在任何 YAML 文件中出错，将无法在 Kubernetes 上集成 Prometheus 和 Grafana。

  • 使用 Helm：这是将应用容器部署到 Kubernetes 的最简单易行的方法。Helm 是 Kubernetes 的官方软件包管理器。有了 Helm，你可以简化 Kubernetes 应用程序的安装、部署和管理。Helm 将 Kubernetes 应用程序打包并捆绑到 Helm Chart中。

Helm Chart是所有 YAML 文件的集合：

  • 部署
  • 服务
  • 密钥
  • ConfigMaps Manifests

您将使用这些文件把应用容器部署到 Kubernetes。Helm 允许用户下载已有清单 YAML 文件的 Helm Chart，而不是为每个应用容器创建单独的 YAML 文件。