prometheus k8s服務發現

Prometheus的服務發現在解決什麼問題？

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被監控的目標（target）是整個監控體系中重要組成部分，傳統監控系統zabbix通過 網路發現的機制自動建立主機到zabbix-server，進而快速地對目標進行監控。同樣在Prometheus監控中存在一個叫服務發現的機制，在k8s容器環境中由於叢集內例項網路地址是動態的，我們不可能每次建立或修改例項都將例項IP寫入Prometheus的target中，藉助服務發現我們可以快速的將叢集內的資源註冊到Prometheus-server中。

Prometheus 中的 scrape_config 是什麼？

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Prometheus通過yml檔案來儲存配置檔案，通過scrape_config（抓取配置）域來配置抓取目標和抓取服務發現方式。

scrape_config指定了一組target和抓取引數。在一般情況下，一個scrape_config指定一個作業。

如下指定了兩個靜態服務發現prometheus、kube-state-metrics，

scrape_configs:
- job_name: prometheus
  static_configs:
  - targets:
    - localhost:9090
- job_name: kube-state-metrics
  static_configs:
  - targets:
    - prometheus-kube-state-metrics.monitoring.svc:8080

Prometheus支援的服務發現非常多：

• static_configs: 靜態服務發現
• dns_sd_configs: DNS 服務發現
• file_sd_configs: 檔案服務發現
• kubernetes_sd_configs: Kubernetes 服務發現
• gce_sd_configs: GCE 服務發現
• ec2_sd_configs: EC2 服務發現
• openstack_sd_configs: OpenStack 服務發現
• azure_sd_configs: Azure 服務發現

前面4個是比較常用的，這裡我們主要介紹kubernetes_sd_configs，其他的比較簡單可檢視Prometheus官方文件 prometheus configuration

什麼是 Kubernetes_sd_configs？

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Prometheus中k8s服務發現的原理是通過 Kubernetes 的REST API 檢索抓取目標，並始終與叢集狀態保持同步。所以我們需要配置Kubernetes_sd_configs來訪問K8s API

比如我們要抓取k8s ingress，需要為Prometheus指定用於RBAC認證證書和serviceaccount的token

- job_name: 'kubernetes-ingress'
  scheme: https
  tls_config:
    ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
    insecure_skip_verify: true
  bearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token
  kubernetes_sd_configs:
  - role: ingress

這裡的role為k8s中資源實體如 endpoints、service,、pod,、node或 ingress

當指定ingress時，Prometheus將每個入口地址發現為一個目標。

過載配置檔案後可以在Prometheus Service Discovery檢視發現的target

發現apiserver配置

- job_name: kubernetes-apiservers
  scheme: https
  tls_config:
    ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt 
    insecure_skip_verify: true
  bearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token 
  kubernetes_sd_configs:
  - role: endpoints
  relabel_configs:
  - action: keep
    regex: default;kubernetes;https
    source_labels:
    - __meta_kubernetes_namespace
    - __meta_kubernetes_service_name
    - __meta_kubernetes_endpoint_port_name

這裡我們用到了relabel_configs即重新打標，動作為keep 啥意思呢？ 首先我們通過k8s API獲取到所有endpoints，將endpoints中的含後設資料 namespace、service_name、endpoint_port_name的例項和regex匹配，如果匹配成功就保留。這用來過濾一下不需要的例項時很有用。

通過kubectl 檢視的kubernetes這個endpoints的資訊

# kubectl describe endpoints kubernetes
Name:         kubernetes
Namespace:    default
Labels:       <none>
Annotations:  <none>
Subsets:
  Addresses:          192.168.1.82,192.168.1.83,192.168.1.84
  NotReadyAddresses:  <none>
  Ports:
    Name   Port  Protocol
    ----   ----  --------
    https  6443  TCP

發現出來的target如下

這裡有一個隱藏點，Prometheus會把後設資料中的__address__ 和__metrics_path__作為endpoint，下面我們來看一個替換後設資料的node例項

發現node配置

- job_name: kubernetes-nodes
  scheme: https
  tls_config:
    ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
    insecure_skip_verify: true
  bearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token
  kubernetes_sd_configs:
  - role: node
  relabel_configs:
  - action: labelmap
    regex: __meta_kubernetes_node_label_(.+)
  - replacement: kubernetes.default.svc:443
    target_label: __address__
  - regex: (.+)
    replacement: /api/v1/nodes/$1/proxy/metrics
    source_labels:
    - __meta_kubernetes_node_name
    target_label: __metrics_path__

這裡的動作為labelmap,可用於標籤替換。首先獲取所有node，對後設資料__address__中的value替換為replacement的值kubernetes.default.svc:443

在replacement的值中可以通過$1,$2,$3...的方式引用source_labels的key-value，所以後設資料__metrics_path__的值將會被/api/v1/nodes/{node_name}/proxy/metrics替換。

發現出的node如下所示，此時target的address和metrics_path已被替換了。

以上通過kubernetes-apiservers、kubernetes-nodes的例項簡單介紹了Prometheus中如何實現k8s叢集資源的服務發現以及相應的配置和操作。亦可參考Prometheus示例配置prometheus-kubernetes

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