在k8s中部署Prometheus并实现对k8s集群的监控

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目录

一、引言

1、k8s简介

2、 Prometheus概述

二、准备k8s环境

1、k8s集群搭建

2、集群状态检查

三、部署Prometheus 

1、创建名称空间

2、安装node-exporter

3、安装Prometheus server

4、创建Service

四、访问测试

一、引言

1、k8s简介

Kubernetes单词起源于希腊语, 是“舵手”或者“领航员、飞行员”的意思。

Kubernetes（简称K8s）的前世今生可以追溯到谷歌（Google）内部的一个项目，它起源于2003年，当时谷歌正面临着不断增长的应用程序和服务的管理挑战。这个项目最初被称为"Borg"，是一个早期的容器编排系统。Borg 的成功经验成为 Kubernetes 开发的契机。

 有关k8s起源的介绍，请参考《初识K8s之前世今生、架构、组件、前景》这篇文章

​​

​

Kubernetes的优点包括可移植性、可伸缩性和扩展性。它使用轻型的YAML清单文件实现声明性部署方法，对于应用程序更新，无需重新构建基础结构。管理员可以计划和部署容器，根据需要扩展容器并管理其生命周期。借助Kubernetes的开放源代码API，用户可以通过首选编程语言、操作系统、库和消息传递总线来构建应用程序，还可以将现有持续集成和持续交付（CI/CD）工具集成。

2、 Prometheus概述

Prometheus 是一款开源的监控和警报工具，最初由 SoundCloud 开发，现已成为 Cloud Native Computing Foundation（CNCF）的一部分。它旨在帮助用户监控其应用程序和系统的性能，并能够发现故障、进行警报和分析。

以下是 Prometheus 的一些关键特点和概述：

  1. 多维数据模型： Prometheus 使用多维数据模型来存储时间序列数据，这意味着每个样本可以与任意数量的键/值标签相关联。这种灵活性使得用户可以以灵活的方式对数据进行查询和分析。
  2. 灵活的查询语言： Prometheus 提供了 PromQL（Prometheus Query Language），这是一种强大而灵活的查询语言，可以用于从 Prometheus 中提取和处理数据。
  3. 数据采集： Prometheus 通过称为 Exporters 的插件来采集数据。Exporters 可以将各种系统和服务的指标暴露给 Prometheus，例如应用程序、操作系统、数据库等。
  4. 警报管理： Prometheus 具有内置的警报管理功能，可以通过配置警报规则来触发警报。这些警报可以发送到各种通知渠道，如电子邮件、Slack 等。
  5. 可扩展性： Prometheus 是一个高度可扩展的系统，可以通过水平扩展来处理大量的时间序列数据。它支持多种存储后端，包括本地磁盘存储和远程存储系统。
  6. 社区支持： 作为 CNCF 项目的一部分，Prometheus 拥有一个庞大而活跃的社区，不断提供新的功能、改进和支持。

总的来说，Prometheus 是一个功能强大且灵活的监控系统，适用于各种规模的环境，并且可以与其他工具集成，以构建强大的监控解决方案。

有关Prometheus的详细介绍，请参考《揭秘Prometheus：诞生之旅与核心组件全解析》这篇文章

二、准备k8s环境

1、k8s集群搭建

如果还未搭建k8s集群，请参考《深度解析：Kubernetes 1.28.2集群安装过程中的关键步骤》这篇文章

2、集群状态检查

[root@master ~]# kubectl get node

三、部署Prometheus 

1、创建名称空间

创建一个名为Prometheus的名称空间，Prometheus所有的组件都在这个名称空间下运行

[root@master ~]# kubectl create ns prometheus
namespace/prometheus created

2、安装node-exporter

node-exporter资源官网地址：Download | Prometheus

离线镜像资源我已经放到资源列表中了，大家自行下载即可

下载后，在各个节点上导入

准备YAML文件

[root@master ~]# cat node-export.yaml 
# 输入如下内容
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:name: node-exporternamespace: prometheuslabels:name: node-exporter
spec:selector:matchLabels:name: node-exportertemplate:metadata:labels:name: node-exporterspec:hostPID: truehostIPC: truehostNetwork: truecontainers:- name: node-exporterimage: docker.io/prom/node-exporter:v1.8.0imagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 9100securityContext:privileged: trueargs:- --path.procfs- /host/proc- --path.sysfs- /host/sys- --collector.filesystem.ignored-mount-points- '"^/(sys|proc|dev|host|etc)($|/)"'volumeMounts:- name: devmountPath: /host/dev- name: procmountPath: /host/proc- name: sysmountPath: /host/sys- name: rootfsmountPath: /rootfstolerations:- key: "node-role.kubernetes.io/master"operator: "Exists"effect: "NoSchedule"volumes:- name: prochostPath:path: /proc- name: devhostPath:path: /dev- name: syshostPath:path: /sys- name: rootfshostPath:path: /
  • apiVersion 指定了 Kubernetes API 的版本为 apps/v1。
  • kind 指定了资源的类型为 DaemonSet，即守护进程集。
  • metadata 下的 name 字段指定了 DaemonSet 的名称为 node-exporter，namespace 字段指定了 DaemonSet 所属的命名空间为 prometheus。
  • spec 下定义了 DaemonSet 的规范。
  • selector 指定了选择器，用于选择要控制的 Pod。
  • template 定义了要创建的 Pod 的模板，其中包含了 Pod 的元数据和规范。
  • hostPID: true、hostIPC: true、hostNetwork: true：指定了容器可以使用主机的 PID、IPC 和网络命名空间。
  • containers 下定义了要运行的容器，这里定义了一个名为 node-exporter 的容器。
  • image 指定了容器的镜像为 docker.io/prom/node-exporter:v1.8.0。
  • ports 定义了容器暴露的端口，这里将容器的端口 9100 映射到了宿主机上。
  • securityContext 下的 privileged: true 表示容器具有特权访问。
  • args 下指定了容器启动时的参数，这里配置了 Node Exporter 的参数。
  • volumeMounts 下定义了容器挂载的卷。
  • tolerations 下定义了容忍策略，表示容器可以容忍某些节点上的特定条件。
  • volumes 下定义了宿主机的卷，用于挂载到容器中。

查看Pod状态

访问测试，使用curl命令，如果有返回值，则部署成功

3、安装Prometheus server

离线镜像资源我已经放到资源列表中了，大家自行下载即可

下载后，在各个节点上导入

然后，在node1节点上，为Prometheus server创建一个数据目录

[root@node1 ~]# mkdir /data
[root@node1 ~]# chmod 777 /data/

为prometheus server创建一个sa，并分配权限

[root@master ~]# kubectl create serviceaccount prometheus -n prometheus
serviceaccount/prometheus created
[root@master ~]# kubectl create clusterrolebinding prometheus-clusterrolebinding -n prometheus --clusterrole=cluster-admin  --serviceaccount=prometheus:prometheus
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/prometheus-clusterrolebinding created

 

编写Prometheus的config配置文件

[root@master ~]# vim prometheus-config.yaml 
#输入以下内容
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:labels:app: prometheusname: prometheus-confignamespace: prometheus
data:prometheus.yml: |global:scrape_interval: 15sscrape_timeout: 10sevaluation_interval: 1mscrape_configs:- job_name: 'kubernetes-node'kubernetes_sd_configs:- role: noderelabel_configs:- source_labels: [__address__]regex: '(.*):10250'replacement: '${1}:9100'target_label: __address__action: replace- action: labelmapregex: __meta_kubernetes_node_label_(.+)- job_name: 'kubernetes-node-cadvisor'kubernetes_sd_configs:- role:  nodescheme: httpstls_config:ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crtbearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/tokenrelabel_configs:- action: labelmapregex: __meta_kubernetes_node_label_(.+)- target_label: __address__replacement: kubernetes.default.svc:443- source_labels: [__meta_kubernetes_node_name]regex: (.+)target_label: __metrics_path__replacement: /api/v1/nodes/${1}/proxy/metrics/cadvisor- job_name: 'kubernetes-apiserver'kubernetes_sd_configs:- role: endpointsscheme: httpstls_config:ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crtbearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/tokenrelabel_configs:- source_labels: [__meta_kubernetes_namespace, __meta_kubernetes_service_name, __meta_kubernetes_endpoint_port_name]action: keepregex: default;kubernetes;https- job_name: 'kubernetes-service-endpoints'kubernetes_sd_configs:- role: endpointsrelabel_configs:- source_labels: [__meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_scrape]action: keepregex: true- source_labels: [__meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_scheme]action: replacetarget_label: __scheme__regex: (https?)- source_labels: [__meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_path]action: replacetarget_label: __metrics_path__regex: (.+)- source_labels: [__address__, __meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_port]action: replacetarget_label: __address__regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+)replacement: $1:$2- action: labelmapregex: __meta_kubernetes_service_label_(.+)- source_labels: [__meta_kubernetes_namespace]action: replacetarget_label: kubernetes_namespace- source_labels: [__meta_kubernetes_service_name]action: replacetarget_label: kubernetes_name
  •  global 部分定义了全局的抓取配置，包括抓取间隔 scrape_interval、超时时间 scrape_timeout 和评估间隔 evaluation_interval。
  • scrape_configs 部分定义了要抓取的目标列表，每个 job_name 对应一个抓取目标配置。在这个示例中，有以下几个抓取目标：
  • kubernetes-node：抓取 Kubernetes 节点的指标，通过 Kubernetes 的服务发现配置 kubernetes_sd_configs，并通过 relabel_configs 将抓取地址从 :10250 替换为 :9100。
  • kubernetes-node-cadvisor：抓取 Kubernetes 节点的 cAdvisor 指标，通过 Kubernetes 的服务发现配置和 TLS 配置，以及 relabel_configs 对地址和路径进行替换和重写。
  • kubernetes-apiserver：抓取 Kubernetes API Server 的指标，通过 Kubernetes 的服务发现配置和 TLS 配置，以及 relabel_configs 保留相关标签。
  • kubernetes-service-endpoints：抓取 Kubernetes 服务的指标，通过 Kubernetes 的服务发现配置和 relabel_configs 对地址、路径和标签进行替换和重写。
  • 每个抓取目标配置中都包含了 kubernetes_sd_configs，用于从 Kubernetes 中发现相应的目标，以及 relabel_configs，用于对抓取地址、标签等进行转换和处理。

创建configMap

[root@master ~]# kubectl  apply -f prometheus-config.yaml

 编写部署Prometheus server的YAML文件

[root@master ~]# vim prometheus-deploy.yaml 
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: prometheus-servernamespace: prometheuslabels:app: prometheus
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: prometheuscomponent: server#matchExpressions:#- {key: app, operator: In, values: [prometheus]}#- {key: component, operator: In, values: [server]}template:metadata:labels:app: prometheuscomponent: serverannotations:prometheus.io/scrape: 'false'spec:nodeName: node1serviceAccountName: prometheuscontainers:- name: prometheusimage: prom/prometheus:v2.51.1imagePullPolicy: IfNotPresentcommand:- prometheus- --config.file=/etc/prometheus/prometheus.yml- --storage.tsdb.path=/prometheus- --storage.tsdb.retention=720h- --web.enable-lifecycleports:- containerPort: 9090protocol: TCPvolumeMounts:- mountPath: /etc/prometheusname: prometheus-config- mountPath: /prometheus/name: prometheus-storage-volumevolumes:- name: prometheus-configconfigMap:name: prometheus-config- name: prometheus-storage-volumehostPath:path: /datatype: Directory

部署prometheus server

[root@master ~]# kubectl apply -f  prometheus-deploy.yaml

查看pod状态

4、创建Service

为Prometheus server创建一个service，用于我们外部访问

[root@master ~]# vim prometheus-svc.yaml 
#输入如下内容
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: prometheusnamespace: prometheuslabels:app: prometheus
spec:type: NodePortports:- port: 9090targetPort: 9090protocol: TCPselector:app: prometheuscomponent: server

 创建service

[root@master ~]# kubectl apply -f  prometheus-svc.yaml

查看service的nodeport端口

四、访问测试

在浏览器输入node ip + service端口 

点击Status并点击Targets，如果能显示下面的内容，说明监控数据采集成功 

目前采集的目录并不适合直接阅读，还需要配合Grafana进行数据的展示，关于Grafana，我们将在后期的章节中介绍

💕💕💕每一次的分享都是一次成长的旅程，感谢您的陪伴和关注。希望这些关于Prometheus的文章能陪伴您走过技术的一段旅程，共同见证成长和进步！😺😺😺

🧨🧨🧨让我们一起在技术的海洋中探索前行，共同书写美好的未来！！！

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