前言
Kubernetes（k8s） 是当前云端领域最流行的容器编排平台之一，让容器的部署更加灵活、高效。随着越来越多的应用程序运行在容器中，监控也变得越来越重要。Prometheus 是一种开源的监控工具，被广泛应用于 k8s 环境中。本文将详细讲解如何使用 prometheus-operator 自动部署出强大的监控平台。
Prometheus 简介
Prometheus 是一种开源的监控和警报工具集。它使用 Go 语言实现，具有高度可扩展性和高度灵活的查询语言（PromQL）。Prometheus 能够收集来自各种应用程序、服务、数据库等多个源的时间序列数据，并存储在一个本地时间序列数据库中。除了收集和存储数据之外，Prometheus 也提供闪亮的可视化和强大的警报功能。
工作原理
Prometheus 服务采用 Pull 的方式，即 Prometheus Server 定期从 Exporter 获取指标，并存储到自己的本地存储中。因为数据是基于时间序列的，用户可以使用 PromQL 查询语言来分析、查询和聚合数据。
监控数据来源
Prometheus 支持多种数据来源，如:
- 通过 Prometheus Exporter 暴露应用程序、服务、数据库等的指标。
- 通过 Prometheus PushGateway 推送数据到 Prometheus Server。
- 通过 Prometheus Alertmanager 发送告警消息。
监控数据查询和可视化
PromQL 是 Prometheus 的查询语言，它支持聚合、过滤和计算等操作。用户可以使用各种工具，如 Grafana、Prometheus Dashboard 等来进行监控数据的可视化。
prometheus-operator 简介
prometheus-operator 是一个基于 Kubernetes 的监控系统，可自动化配置和管理 Prometheus、Alertmanager 和 PushGateway。
prometheus-operator 具有以下特征:
- 部署快速: 无须手动部署 Prometheus、Alertmanager、PushGateway 等组件，自动化流程一步到位。
- 应用扩展: 能够自动识别 k8s 中的新应用，并将其添加到监控系统中。
- 自动化维护: 系统不断检查基础设施的状态，并自动修复故障和升级组件。
prometheus-operator 安装和部署
环境准备
在部署 prometheus-operator 之前，请确保您已安装 kubectl 工具。另外，您需要一个运行 k8s 集群的环境。我们将使用 helm charts 来部署 prometheus-operator。
安装 helm
前提条件:
- 当前 kubectl 版本是 v1.16 或更高版本。
- Tiller 已被升级到版本 v2.11 或更高版本，并且在 k8s 集群中运行。
执行以下步骤来安装 Helm:
从以下位置下载 Helm v3。
解压缩安装包：
tar -zxvf helm-v3.6.3-linux-amd64.tar.gz
- 将 Helm cli 放到 PATH 目录：
sudo mv linux-amd64/helm /usr/local/bin/
- 初始化 Helm：
helm init
部署 prometheus-operator
在这里部署 prometheus-operator 使用官方提供的 Helm Charts，部署命令：
helm repo add stable https://charts.helm.sh/stable helm install --name prometheus-operator stable/prometheus-operator
待部署结束，通过命令查看部署的资源情况：
kubectl get deployment,pod,svc,secret --selector=release=prometheus-operator -n monitoring
访问 prometheus
等待一段时间后，部署的 Prometheus 会被自动展示在 k8s 中运行的所有 pod 和服务的指标上。可以通过共享 pod 和服务名称后缀 .-prometheus-operated 来访问 Prometheus UI。
Grafana 可视化
prometheus-operator 默认提供了能够与 Prometheus 集成的 Grafana 面板。您可以通过创建 grafana 服务访问可视化界面。
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/prometheus-operator/prometheus-operator/release-0.41/example/grafana.yaml
该配置会在 k8s 中部署一个名为 grafana-prometheus-operator 的 Grafana 部署，同时将 Prometheus 添加为数据源。
要访问概览页面，请使用命令：
kubectl --namespace monitoring port-forward svc/grafana-prometheus-operator 3000
现在可以通过浏览器访问 http://localhost:3000/dashboards 进行 Grafana 可视化。
prometheus-operator 的进阶应用
应用 Prometheus Exporter
默认情况下，prometheus-operator 将监控 Kubernetes 集群本身。但是如果您想监控其他应用，比如 MySQL，我们需要将 prometheus-exporter 部署到应用中。
prometheus-exporter 是一种用于提取与应用程序相关指标的工具。例如，将 prometheus-exporter 与 MySQL 集成可以轻松收集与 MySQL 应用程序相关的统计数据。
以下是 prometheus-exporter 与 MySQL 集成的样例代码：
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----- ---------------------配置告警规则
在 prometheus-operator 中，Alertmanager 用于在事件发生时发送告警消息。Alertmanager 能够与各种通知工具集成，如邮件、短信、PagerDuty 等。
您可以通过部署 Alertmanager 来自动发送应用程序状态的告警。以下是样例告警规则：
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-------- ---- ------- -------告警规则使用 PromQL 表达式监控指标。在上面的样例中，如果 Alertmanager 检测到 job:request_latency_seconds:mean5m{job="myjob"} 指标在 5 分钟内的平均值超过 0.5 秒，则触发 HighRequestLatency 告警，持续时间为 10 分钟，严重级别为 page。
搭建多种环境
prometheus-operator 提供了在多种环境中部署的能力，可以通过 helm 部署时指定参数来安装不同的服务，比如：
helm install --name prod prometheus-operator -f prod-values.yaml
prod-values.yaml 文件中包含了要安装的具体信息，代码如下：
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-------- ----总结
本文主要介绍了如何使用 prometheus-operator 自动部署出强大的监控平台。通过安装 prometheus-operator 可以迅速构建起 K8s 集群的监控系统，包括 Prometheus、Alertmanager 和 Grafana。同时，也介绍了 prometheus-operator 的进阶应用，如：应用 Prometheus Exporter、配置告警规则和搭建多种环境。希望本文能对监控平台的搭建和设计有所帮助。
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