Prometheus时间序列监控方案

最近一直在折腾时序类型的数据库,经过一段时间项目应用,觉得十分不错。而Prometheus又是刚刚推出不久的开源方案,中文资料较少,所以打算写一系列应用的实践过程分享一下。
 

Prometheus 是什么?


Prometheus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 的优点


  • 非常少的外部依赖,安装使用超简单
  • 已经有非常多的系统集成 例如:docker HAProxy Nginx JMX等等
  • 服务自动化发现
  • 直接集成到代码
  • 设计思想是按照分布式、微服务架构来实现的

 

Prometheus 的特性


  • 自定义多维度的数据模型
  • 非常高效的存储 平均一个采样数据占 ~3.5 bytes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。
  • 强大的查询语句
  • 轻松实现数据可视化

 
等等, 相对于Graphite这种产品,还是有不少优点的。最让我觉得不错的是非常优秀的写性能和读取性能,它数据结构实现和OpenTSDB是有相似之处,有兴趣可以看看这个文档:解密OpenTSDB的表存储优 。

Prometheus 的系统架构


prometheus.png

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。
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。
Prometheus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。

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。

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:
  1. push_total
  2. userlogin_mysql_duration_seconds
  3. 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)。

Prometheus 的四种数据类型


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 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
sum.png

 
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。

 
分享阅读原文:http://www.cnblogs.com/vovlie/p/Prometheus_CONCEPTS.html 

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