prometheuskubernetes集群性能监控

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了prometheuskubernetes集群性能监控相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

手动安装方案——阿里云解决方案（部署失败）：

https://www.jianshu.com/p/1c7ddf18e8b2

 

手动安装方案—— （部署成功，但是只有CPU内存等的监控信息，没有GPU的监控信息）：

https://github.com/camilb/prometheus-kubernetes/tree/master

helm安装方案——GPU-Monitoring-tools解决方案（部署成功）：

参考：http://fly-luck.github.io/2018/12/10/gpu-monitoring-tools%20Prometheus/

对应github：https://github.com/NVIDIA/gpu-monitoring-tools/tree/helm-charts

 监控方案

  1. gpu-monitoring-tools（以下简称gmt）的metrics采集包含多套方案：
    1. NVML Go Bindings（C API）。
    2. DCGM exporter（Prometheus metrics on DCGM）。
  2. gmt的监控框架提供了多套方案：
    1. 直接利用DCGM exporter的Prometheus DaemonSet，只有采集和监控。
    2. Prometheus Operator + Kube-Prometheus（经Nvidia修改），包含完整的采集、监控、告警、图形化等组件。

我们采用第二套监控框架方案，且这套方案的功能对于没有GPU的CPU机器仍然有效。
经验证，这套方案可以同时监控宿主机硬件（CPU、GPU、内存、磁盘等）、Kubernetes核心组件（apiserver、controller-manager、scheduler等）以及运行在Kubernetes上的业务服务的运行状态。

什么是Operator

  1. 对于无状态的应用，原生Kubernetes的资源（如Deployment）能很好地支持自动扩缩容、自动重启以及升级。
  2. 对于有状态的应用，如数据库、缓存、监控系统等，需要根据特定的应用进行不同的运维操作。
  3. Operator针对特定的应用将运维操作封装进软件，并将Kubernetes API通过第三方资源进行扩展，允许用户创建、配置、管理应用，通常包含一系列Kubernetes CRD的集合。
  4. 与Kubernetes的Controller和Resource对应关系类似，Operator根据用户提交给Controller的请求，将实际的实例数和实例状态维持在与用户期望相同的效果，但封装了许多细节的操作。

前置准备

镜像

将下列镜像导入到集群的所有节点上：

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# 如果使用原始的kubernetes搭建Prometheus，使用这两个镜像创建资源，但仅能获取metrics，没有对接监控告警
# docker pull nvidia/dcgm-exporter:1.4.6
# docker pull quay.io/prometheus/node-exporter:v0.16.0

# operator基础镜像
docker pull quay.io/coreos/prometheus-operator:v0.17.0
docker pull quay.io/coreos/hyperkube:v1.7.6_coreos.0 

# exporters
docker pull nvidia/dcgm-exporter:1.4.3
docker pull quay.io/prometheus/node-exporter:v0.15.2

# prometheus组件
docker pull quay.io/coreos/configmap-reload:v0.0.1
docker pull quay.io/coreos/prometheus-config-reloader:v0.0.3
docker pull gcr.io/google_containers/addon-resizer:1.7
docker pull gcr.io/google_containers/kube-state-metrics:v1.2.0
docker pull quay.io/coreos/grafana-watcher:v0.0.8
docker pull grafana/grafana:5.0.0
docker pull quay.io/prometheus/prometheus:v2.2.1

 

helm模板

下载并解压下列helm模板：

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wget https://nvidia.github.io/gpu-monitoring-tools/helm-charts/kube-prometheus-0.0.43.tgz
tar zxvf kube-prometheus-0.0.43.tgz
wget https://nvidia.github.io/gpu-monitoring-tools/helm-charts/prometheus-operator-0.0.15.tgz
tar zxvf prometheus-operator-0.0.15.tgz

 

安装步骤

1. 配置
节点标签

对于需要监控的GPU node打上标签。

1
 
kubectl label no <nodename> hardware-type=NVIDIAGPU

 

外源etcd

对于外源的etcd，即etcd不以容器的方式随Kubernetes集群初始化而启动，而是在事前启动的外部etcd集群，需要指定etcd的集群地址。
假设外源etcd的IP为etcd0，etcd1，etcd2，外部访问端口为2379，使用HTTP直接访问。

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vim kube-prometheus/charts/exporter-kube-etcd/values.yaml

 

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#etcdPort:  4001
etcdPort: 2379

#endpoints: [] 
endpoints: [etcd0,etcd1,etcd2]
scheme: http
...

同时，需在grafana插入图表数据，注意：

  1. 在465行处添加一个”,”。
  2. 465行前为"title": "Crashlooping Control Plane Pods"的面板。
  3. 在465行处添加以下内容，注意保持缩进。 
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    vim kube-prometheus/charts/grafana/dashboards/kubernetes-cluster-status-dashboard.json
    		 
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  "cacheTimeout": null,
  "colorBackground": false,
  "colorValue": false,
  "colors": [
      "rgba(245, 54, 54, 0.9)",
      "rgba(237, 129, 40, 0.89)",
      "rgba(50, 172, 45, 0.97)"
  ],
  "datasource": "prometheus",
  "editable": true,
  "format": "percent",
  "gauge": 
      "maxValue": 100,
      "minValue": 0,
      "show": true,
      "thresholdLabels": false,
      "thresholdMarkers": true
  ,
  "gridPos": 
      "h": 5,
      "w": 6,
      "x": 0,
      "y": 11
  ,
  "id": 14,
  "interval": null,
  "links": [],
  "mappingType": 1,
  "mappingTypes": [
      
        "name": "value to text",
        "value": 1
      ,
      
        "name": "range to text",
        "value": 2
      
  ],
  "maxDataPoints": 100,
  "nullPointMode": "connected",
  "nullText": null,
  "postfix": "",
  "postfixFontSize": "50%",
  "prefix": "",
  "prefixFontSize": "50%",
  "rangeMaps": [
      
        "from": "null",
        "text": "N/A",
        "to": "null"
      
  ],
  "sparkline": 
      "fillColor": "rgba(31, 118, 189, 0.18)",
      "full": false,
      "lineColor": "rgb(31, 120, 193)",
      "show": false
  ,
  "tableColumn": "",
  "targets": [
      
        "expr": "(sum(upjob=\"kube-etcd\" == 1) / count(upjob=\"kube-etcd\")) * 100",
        "format": "time_series",
        "intervalFactor": 2,
        "refId": "A",
        "step": 600
      
  ],
  "thresholds": "50, 80",
  "title": "External etcd Servers UP",
  "type": "singlestat",
  "valueFontSize": "80%",
  "valueMaps": [
      
        "op": "=",
        "text": "N/A",
        "value": "null"
      
  ],
  "valueName": "current"
暴露端口

暴露prometheus、alertmanager、grafana的访问端口，以备排障。这些端口需要能从开发VPC直接访问。

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vim kube-prometheus/values.yaml

 

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alertmanager:
  ...
  service:
    ...
    nodePort: 30779
    type: NodePort
prometheus:
  ...
  service:
    ...
    nodePort: 30778
    type: NodePort
 
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vim kube-prometheus/charts/grafana/values.yaml
 
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service:
  nodePort: 30780
  type: NodePort
告警接收器

配置告警接收器，通常我们选择在同一个集群内的ControlCenter Service来接收，并将告警信息转换格式后转发给IMS。

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vim kube-prometheus/values.yaml

 

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alertmanager:
  config:
    route:
      receiver: ‘webhook_test‘
      routes:
      - match:
          alertname: DeadMansSwitch
        receiver: ‘webhook_test‘
      - match:
          severity: critical
        receiver: ‘webhook_test‘
      - match:
          severity: warning
        receiver: ‘webhook_test‘
    receivers:
    - name: ‘webhook_test‘
      webhook_configs:
      - send_resolved: true
        # short for controlcenter.default.svc or controlcenter.default.svc.cluster.local
        url: "http://controlcenter.default:7777/api/alerts"
告警规则

平台监控包括Node硬件（CPU、内存、磁盘、网络、GPU）、K8s组件（Kube-Controller-Manager、Kube-Scheduler、Kubelet、API Server）、K8s应用（Deployment、StatefulSet、Pod）等。
由于篇幅较长，因此将监控告警规则放在附录。

2. 启动
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cd prometheus-operator
helm install . --name prometheus-operator --namespace monitoring
 
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cd kube-prometheus
helm install . --name kube-prometheus --namespace monitoring
3. 清理
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helm delete --purge kube-prometheus
 
1
 
helm delete --purge prometheus-operator

常见问题

无法暴露Kubelet metrics

在1.13.0版本的kubernetes未出现此问题。

  1. 对于1.13.0之前的版本，需将获取kubelet metrics的方式由https改为http，否则Prometheus的kubelet targets将down掉。[github issue 926] 
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    vim kube-prometheus/charts/exporter-kubelets/templates/servicemonitor.yaml
    		 
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spec:
  endpoints:
#  - port: https-metrics
#    scheme: https
  - port: http-metrics
    scheme: http
    ...
#  - port: https-metrics
#    scheme: https
  - port: http-metrics
    scheme: http
    path: /metrics/cadvisor
    ...
  1. 验证
    在Prometheus页面可以看到kubelet target。
无法暴露controller-manager及scheduler的metrics
方法一

针对Kubernetes v1.13.0。

  1. 将下述内容添加到kubeadm.conf，并在kubeadm初始化时kubeadm init –config kubeadm.conf。

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    apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1alpha3
    kind: ClusterConfiguration
    kubernetesVersion: 1.13.0
    networking:
      podSubnet: 10.244.0.0/16
    controllerManagerExtraArgs:
      address: 0.0.0.0
    schedulerExtraArgs:
      address: 0.0.0.0
    ...

  2. 为pod打上label。

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    kubectl get po -n kube-system
    kubectl -n kube-system label po kube-controller-manager-<nodename> k8s-app=kube-controller-manager
    kubectl -n kube-system label po kube-scheduler-<nodename> k8s-app=kube-scheduler
    kubectl get po -n kube-system --show-labels

  3. 验证
    在Prometheus页面可以看到kube-controller-manager及kube-scheduler两个target。
    在grafana页面可以看到controller-manager及scheduler的状态监控。

方法二

guide
针对1.13.0之前的Kubernetes。

  1. 修改kubeadm的核心配置。 
    1
    		 
    kubeadm config view

将上述输出保存为newConfig.yaml，并添加以下两行：

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controllerManagerExtraArgs:
  address: 0.0.0.0
schedulerExtraArgs:
  address: 0.0.0.0

 

应用新配置：

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kubeadm config upload from-file --config newConfig.yaml

 

  1. 为pod打上label。

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    kubectl get po -n kube-system
    kubectl label po kube-controller-manager-<nodename> k8s-app=kube-controller-manager
    kubectl label po kube-scheduler-<nodename> k8s-app=kube-scheduler
    kubectl get po -n kube-system --show-labels

  2. 重建exporters。

    1
    		 
    kubectl -n kube-system get svc

可以看到以下两个没有CLUSTER-IP的Service：

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kube-prometheus-exporter-kube-controller-manager
kube-prometheus-exporter-kube-scheduler

 

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kubectl -n kube-system get svc kube-prometheus-exporter-kube-controller-manager -o yaml
kubectl -n kube-system get svc kube-prometheus-exporter-kube-scheduler -o yaml

将上述输出分别保存为newKubeControllerManagerSvc.yaml和newKubeSchedulerSvc.yaml，删除一些非必要信息（如uid、selfLink、resourceVersion、creationTimestamp等）后重建。

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kubectl delete -n kube-system svc kube-prometheus-exporter-kube-controller-manager kube-prometheus-exporter-kube-scheduler
kubectl apply -f newKubeControllerManagerSvc.yaml
kubectl apply -f newKubeSchedulerSvc.yaml

 

  1. 确保Prometheus pod到kube-controller-manager和kube-scheduler的NodePort 10251/10252的访问是通畅的。

  2. 验证与方法一相同。

无法暴露coredns

在Kubernetes v1.13.0中，集群DNS组件默认为coredns，因此需修改kube-prometheus的配置，才能监控到DNS服务的状态。

方法一
  1. 修改配置中的selectorLabel值与coredns的pod标签对应。 
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    kubectl -n kube-system get po --show-labels | grep coredns
    # 输出
    coredns    k8s-app=kube-dns
    		 
1
 
vim kube-prometheus/charts/exporter-coredns/values.yaml
 
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#selectorLabel: coredns
selectorLabel: kube-dns

  1. 重启kube-prometheus。

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    helm delete --purge kube-prometheus
    helm install --name kube-prometheus --namespace monitoring kube-prometheus

  2. 验证
    在Prometheus可以看到kube-dns target。

方法二

  1. 修改pod的标签与配置中的一致。

    1
    		 
    kubectl -n kube-system label po

  2. 验证与方法一相同。

 

部署成功后需要使用port-forward才能访问到grafana面板，可视化看到监控效果：

https://blog.csdn.net/aixiaoyang168/article/details/81661459

以上是关于prometheuskubernetes集群性能监控的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

HBase集群监控的那些事儿

Linux集群监控部署: prometheus 普罗米修斯 + Grafana（超详细）

类比 RocketMq 和 淘宝消息服务：

Java数据库，哪个更好用？

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