基于docker 搭建Prometheus+Grafana的过程详解

一、介绍Prometheus

Prometheus（普罗米修斯）是一套开源的监控&报警&时间序列数据库的组合，起始是由SoundCloud公司开发的。随着发展，越来越多公司和组织接受采用Prometheus，社会也十分活跃，他们便将它独立成开源项目，并且有公司来运作。Google SRE的书内也曾提到跟他们BorgMon监控系统相似的实现是Prometheus。现在最常见的Kubernetes容器管理系统中，通常会搭配Prometheus进行监控。

Prometheus基本原理是通过HTTP协议周期性抓取被监控组件的状态，这样做的好处是任意组件只要提供HTTP接口就可以接入监控系统，不需要任何SDK或者其他的集成过程。这样做非常适合虚拟化环境比如VM或者Docker 。

Prometheus应该是为数不多的适合Docker、Mesos、Kubernetes环境的监控系统之一。

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)，具体支持的源看：https://github.com/prometheus。

与其他监控系统相比，Prometheus的主要特点是：

一个多维数据模型（时间序列由指标名称定义和设置键/值尺寸）。
非常高效的存储，平均一个采样数据占~3.5bytes左右，320万的时间序列，每30秒采样，保持60天，消耗磁盘大概228G。
一种灵活的查询语言。
不依赖分布式存储，单个服务器节点。
时间集合通过HTTP上的PULL模型进行。
通过中间网关支持推送时间。
通过服务发现或静态配置发现目标。
多种模式的图形和仪表板支持。

二、Prometheus架构概览

该图说明了普罗米修斯（Prometheus）及其一些生态系统组件的整体架构：

它的服务过程是这样的Prometheus daemon负责定时去目标上抓取metrics(指标) 数据，每个抓取目标需要暴露一个http服务的接口给它定时抓取。

Prometheus：支持通过配置文件、文本文件、zookeeper、Consul、DNS SRV lookup等方式指定抓取目标。支持很多方式的图表可视化，例如十分精美的Grafana，自带的Promdash，以及自身提供的模版引擎等等，还提供HTTP API的查询方式，自定义所需要的输出。

Alertmanager：是独立于Prometheus的一个组件，可以支持Prometheus的查询语句，提供十分灵活的报警方式。

PushGateway：这个组件是支持Client主动推送metrics到PushGateway，而Prometheus只是定时去Gateway上抓取数据。

如果有使用过statsd的用户，则会觉得这十分相似，只是statsd是直接发送给服务器端，而Prometheus主要还是靠进程主动去抓取。

大多数Prometheus组件都是用Go编写的，它们可以轻松地构建和部署为静态二进制文件。访问prometheus.io以获取完整的文档，示例和指南。

三、Prometheus的数据模型

Prometheus从根本上所有的存储都是按时间序列去实现的，相同的metrics(指标名称) 和label(一个或多个标签) 组成一条时间序列，不同的label表示不同的时间序列。为了支持一些查询，有时还会临时产生一些时间序列存储。

metrics name&label指标名称和标签

每条时间序列是由唯一的”指标名称”和一组”标签（key=value）”的形式组成。

指标名称：一般是给监测对像起一名字，例如http_requests_total这样，它有一些命名规则，可以包字母数字_之类的的。通常是以应用名称开头_监测对像_数值类型_单位这样。例如：push_total、userlogin_mysql_duration_seconds、app_memory_usage_bytes。

标签：就是对一条时间序列不同维度的识别了，例如一个http请求用的是POST还是GET，它的endpoint是什么，这时候就要用标签去标记了。最终形成的标识便是这样了：http_requests_total{method=”POST”,endpoint=”/api/tracks”}。

记住，针对http_requests_total这个metrics name无论是增加标签还是删除标签都会形成一条新的时间序列。

查询语句就可以跟据上面标签的组合来查询聚合结果了。

如果以传统数据库的理解来看这条语句，则可以考虑http_requests_total是表名，标签是字段，而timestamp是主键，还有一个float64字段是值了。（Prometheus里面所有值都是按float64存储）。

四、Prometheus四种数据类型

Counter

Counter用于累计值，例如记录请求次数、任务完成数、错误发生次数。一直增加，不会减少。重启进程后，会被重置。

例如：http_response_total{method=”GET”,endpoint=”/api/tracks”} 100，10秒后抓取http_response_total{method=”GET”,endpoint=”/api/tracks”} 100。

Gauge

Gauge常规数值，例如温度变化、内存使用变化。可变大，可变小。重启进程后，会被重置。

例如： memory_usage_bytes{host=”master-01″} 100 < 抓取值、memory_usage_bytes{host=”master-01″} 30、memory_usage_bytes{host=”master-01″} 50、memory_usage_bytes{host=”master-01″} 80 < 抓取值。

Histogram

Histogram（直方图）可以理解为柱状图的意思，常用于跟踪事件发生的规模，例如：请求耗时、响应大小。它特别之处是可以对记录的内容进行分组，提供count和sum全部值的功能。

例如：{小于10=5次，小于20=1次，小于30=2次}，count=7次，sum=7次的求和值。

Summary

Summary和Histogram十分相似，常用于跟踪事件发生的规模，例如：请求耗时、响应大小。同样提供 count 和 sum 全部值的功能。

例如：count=7次，sum=7次的值求值。

它提供一个quantiles的功能，可以按%比划分跟踪的结果。例如：quantile取值0.95，表示取采样值里面的95%数据。

五、安装运行Prometheus(docker版)

下面介绍如何使用Prometheus和Grafana对本机服务器性能进行监控。

监控本机，只需要一个exporter

node_exporter ? 用于机器系统数据收集

Grafana是一个开源的功能丰富的数据可视化平台，通常用于时序数据的可视化。它内置了以下数据源的支持：

下面是我们安装时用到的架构图：

注意：本文使用的是ubuntu-16.04.5-server-amd64，只需要一台服务器即可！

安装docker

apt-get install -y docker.io

注意：网上的文章说要安装docker-engine和docker-ce，那都是扯淡的。包压根都找不到！

只需要安装docker.io就可以了！

如果是Centos系统，使用yum install -y docker-io 安装

下载镜像包

docker pull prom/node-exporter
docker pull prom/prometheus
docker pull grafana/grafana

启动node-exporter

docker run -d -p 9100:9100 \
 -v "/proc:/host/proc:ro" \
 -v "/sys:/host/sys:ro" \
 -v "/:/rootfs:ro" \
 --net="host" \
 prom/node-exporter

等待几秒钟，查看端口是否起来了

root@ubuntu:~# netstat -anpt
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address      Foreign Address     State    PID/Program name
tcp    0   0 0.0.0.0:22       0.0.0.0:*        LISTEN   1147/sshd    
tcp    0   36 192.168.91.132:22    192.168.91.1:63648   ESTABLISHED 2969/0     
tcp    0   0 192.168.91.132:22    192.168.91.1:63340   ESTABLISHED 1321/1     
tcp6    0   0 :::9100         :::*          LISTEN   3070/node_exporter

访问url：

http://192.168.91.132:9100/metrics

效果如下：

这些都是收集到数据，有了它就可以做数据展示了

启动prometheus

新建目录prometheus，编辑配置文件prometheus.yml

mkdir /opt/prometheus
cd /opt/prometheus/
vim prometheus.yml

内容如下：

global:
 scrape_interval:   60s
 evaluation_interval: 60s
 
scrape_configs:
 - job_name: prometheus
  static_configs:
   - targets: ['localhost:9090']
    labels:
     instance: prometheus
 
 - job_name: linux
  static_configs:
   - targets: ['192.168.91.132:9100']
    labels:
     instance: localhost

注意：修改IP地址，这里的192.168.91.132就是本机地址

启动prometheus

docker run -d \
 -p 9090:9090 \
 -v /opt/prometheus/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml \
 prom/prometheus

等待几秒钟，查看端口状态

root@ubuntu:/opt/prometheus# netstat -anpt
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address      Foreign Address     State    PID/Program name
tcp    0   0 0.0.0.0:22       0.0.0.0:*        LISTEN   1147/sshd    
tcp    0   36 192.168.91.132:22    192.168.91.1:63648   ESTABLISHED 2969/0     
tcp    0   0 192.168.91.132:22    192.168.91.1:63340   ESTABLISHED 1321/1     
tcp6    0   0 :::9100         :::*          LISTEN   3070/node_exporter
tcp6    0   0 :::22          :::*          LISTEN   1147/sshd    
tcp6    0   0 :::9090         :::*          LISTEN   3336/docker-proxy

访问url：

http://192.168.91.132:9090/graph

效果如下：

访问targets，url如下：

http://192.168.91.132:9090/targets

效果如下：

如果状态没有UP起来，等待一会，就会UP了

启动grafana

新建空文件夹grafana-storage，用来存储数据

mkdir /opt/grafana-storage

设置权限

chmod 777 -R /opt/grafana-storage

因为grafana用户会在这个目录写入文件，直接设置777，比较简单粗暴！

启动grafana

docker run -d \
 -p 3000:3000 \
 --name=grafana \
 -v /opt/grafana-storage:/var/lib/grafana \
 grafana/grafana

等待几秒钟，查看端口状态

root@ubuntu:/opt/prometheus# netstat -anpt
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address      Foreign Address     State    PID/Program name
tcp    0   0 0.0.0.0:22       0.0.0.0:*        LISTEN   1147/sshd    
tcp    0   36 192.168.91.132:22    192.168.91.1:63648   ESTABLISHED 2969/0     
tcp    0   0 192.168.91.132:22    192.168.91.1:63340   ESTABLISHED 1321/1     
tcp6    0   0 :::9100         :::*          LISTEN   3070/node_exporter
tcp6    0   0 :::22          :::*          LISTEN   1147/sshd    
tcp6    0   0 :::3000         :::*          LISTEN   3494/docker-proxy
tcp6    0   0 :::9090         :::*          LISTEN   3336/docker-proxy
tcp6    0   0 192.168.91.132:9100   172.17.0.2:55108    ESTABLISHED 3070/node_exporter

访问url：