搭建一個通用監控告警平臺,架構上需要有哪些設計

架構悟道 發表於 2022-07-01

搭建一個通用監控告警平臺,架構上需要有哪些設計

大家好,又見面了。

說到監控告警平臺,大家應該都不會陌生,對於線上系統而言可以說是個標配,各個公司或專案也都會有搭建自己的監控告警平臺的實際訴求。

當前比較主流的監控告警平臺實現方案,很多都是基於Prometheus + Grafana + AlertManager來實現的。但是實際使用的時候會發現不易實施:

  • 在運維部署對接方面存在一些不便,接入新的被監控節點時需要到平臺部署機器上去修改配置檔案、甚至重啟服務來生效

  • 配置告警規則等也是基於xml配置,必須要到平臺伺服器上去新增檔案,對於一個各專案通用的平臺而言,顯然不可能將後端服務地址暴露讓各業務負責人員去自行修改伺服器上的配置檔案

  • Grafana介面相對單一、可以用於看板或者大屏展示,但是一些公司內高度定製化的頁面能力實現起來會比較麻煩(當然也可以基於Grafana二次開發定製),或者想在公司已有的運維平臺中深度整合,實現難度較大。

前段時間研究了下基於Prometheus構建監控系統相關的概念,並以此為基準設計了一個企業級通用的監控告警平臺的方案。這裡分享一下架構的分析過程以及上述問題的解決思路。

平臺與業務職責規劃

既然是構建通用平臺,就會涉及到平臺與業務的職責劃分的問題,這條線究竟按照什麼尺度去畫,究竟將平臺做厚還是做薄,將直接決定了平臺的整體定位:

  • 平臺做的太厚重,勢必導致業務使用的約束增加、且定製化能力減弱,適用範圍受限;
  • 平臺做的太輕薄,業務雖然有更多的主導權與定製靈活度,但也導致各個業務需要重複構建相關能力,平臺將失去意義。

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從構建通用平臺的角度而言,很明顯厚平臺方案更具優勢,可以統一整個公司各個業務的監控水平、可以持續的匯聚能力、積累沉澱。

所以,最終選擇採用厚平臺模式來構建:

  • 整合資料儲存、統計、告警策略、告警推送等能力,業務僅負責埋點資料上報即可。
  • 告警能力擴充套件性強,全業務無差別共享
  • 業務接入簡單,但平臺實現工作量較大
  • 業務可以有限定製,但是需要基於管理介面上去配置規則,受平臺規則支援度限制

使用者場景訴求分析

先分析下對監控平臺的一個整體的訴求情況、以及監控平臺需要支援的一些核心業務場景。

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從使用者角度,收集下不同角色的人員的訴求:

  • 管理人員:

    • 掌控全域性整體情況
    • 可以按照不同維度檢視(比如按照部門、按照專案、按照負責人等維度進行檢視)
  • 開發人員:

    • 知曉自己負責的專案的狀態
    • 若有異常能第一時間收到告警通知
    • 可定製自己專案的告警規則與告警接收人員
  • 運維人員:

    • 檢視負責的所有機器情況
    • 部署接入簡單
    • 中介軟體可以一鍵接入,不要有額外的部署安裝操作
    • 監控平臺自身的穩定與可靠

總結下來,使用者層面對系統的訴求點主要有:

能用:能檢視整體情況、能劃分許可權控制、能接收告警
易用:業務接入簡單、方便自定義規則

選型與整體設計

作為監控平臺,當前主流的一個方案就是Prometheus + Grafana + AlertManager的配套,本次方案也使用此常規配套。

關鍵設計點:

  • 由於prometheus採用配置檔案的方式管理資料採集、告警規則等,為方便使用,設計搭建配置介面與配套服務,負責web端修改配置,server端寫入prometheus配置檔案中的邏輯、中介軟體探針自動啟動部署等能力。

  • 考慮到prometheus告警推送通道有限、因此設計了訊息推送服務,提供rest介面接收prometheus的告警推送,然後轉發到現有的微信推送通道中,實現在微信上接收告警。

  • 通常Prometheus探針會部署到被監控的程式所在機器上,較為分散,維護難度較大。對於常見的各種中介軟體的資料採集探針,採用集中伺服器部署的方案,通過web下發命令部署對應中介軟體的探針服務。

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最終整體構建的全貌圖如上所示,橙色的部分為使用開源元件實現,綠色部分為自行構建,作為輔助能力,打通平臺的輔助操控能力,降低使用者的使用門檻。

關鍵點設計

監控平臺管理介面方案

作為與使用者層面打交道的門面,管理介面端的實現既要承載使用者維度的基本使用訴求,更是解決前述說的Prometheus + Grafana + AlertManager使用配置與規則定製門檻過高的關鍵一環。

基於Prometheus構建的監控平臺中,很多都是標配了Grafana作為介面展示。但是Grafana作為通用開源元件,側重點在dashboard展示能力上,其餘一些管理能力較為弱化。

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所以在介面的規劃上,採用的策略是繼續以現有的運維平臺介面為主,設計整合grafanadashboard展示能力。也即對使用者而言,入口都是運維平臺Poral,一些規則配置、部署操作等統一由運維平臺portal提供,只是點選檢視某個專案的資料時,跳轉到Grafana展示。

分層、分組告警實現機制

作為一個監控告警平臺,告警能力自然是最關鍵的一個部分。此部分使用Prometheus已有能力。

具體實施時,為了實現告警的按需推送、精準推送,規劃在Prometheus配置採集探針資料的時候,為每個探針配置對應的標籤資料,比如專案組、系統、模組、環境型別等等資訊。這樣就可以進一步按照專案組或者系統維度進行推送給相關人員。

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此處規劃是在prometheus拉取探針服務的地方進行配置追加固定分組tag資訊,而不是由各個探針的指標項中自己上報,主要也是從平臺統一控制維度進行考量。

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對接告警通道設計

Prometheus實現告警有2種可選方案:

  1. 對接Prometheus AlarmManager元件, 通過修改伺服器上的本地配置檔案,實現告警規則的設定;
  2. 對接Grafana,使用Grafana告警功能,直接在Grafana的介面指標項中進行配置。

其實,不管是Prometheus AlertManager還是Grafana,其配置都需要遵循一定的規則,對於沒接觸過的人而言,還是有一定的使用門檻的,而且兩種配置起來都很不方便,尤其是AlertManager,還得登入部署伺服器上去新增或修改配置檔案 —— 這個作為一個平臺,顯然是不可接受的。

所以,從功能與便捷性角度考慮,選定使用AlertManager實現告警能力。作為對其弊端的補償,規劃構建管理配置服務,並在平臺統一Portal上提供無門檻易用的配置能力,如下:

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使用者通過介面上配置好之後,變更的配置檔案經由管理配置服務中轉,自動寫入AlertManager對應配置檔案中,由此避免人為修改AlertManager服務端配置檔案可能引發的問題。

AlarmManage預置的告警通道主要有郵箱、釘釘、企業微信、或者webhook等。出於可自由定製、以及後續可自由定製的角度觸發,此處選擇採用webhook的方式:

  • 新開發一個webhook告警接收服務,提供rest介面用來接收告警資訊;
  • 對接收到的告警資訊進行處理後,呼叫當前監控平臺提供的微信告警推送介面,推送給使用者。

部署與運維管理策略

基於Prometheus的機制,資料上報採用探針的方式暴露相關介面,然後Prometheus定時輪詢拉取。

對於探針的部署,考慮可選常規模式集中模式兩種。

常規模式:
各業務、各中介軟體節點自行部署自己的探針服務。

集中模式:
各中介軟體的探針服務集中部署,打通web端配置邏輯,根據自動部署探針服務。

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從實施工作量上進行評估,最終敲定混合使用兩種模式:

  • 中介軟體監控,採用集中部署,作為平臺能力一部分,集中監管。
  • 各業務監控,採用常規模式,各個業務自行定製提供探針服務並部署。

關於中間探針集中部署:

  1. 將各常見中介軟體的exporter包安裝到伺服器上
  2. 根據web傳過來的被監控中介軟體的型別
  3. 執行命令,z啟動對應探針
  4. 為了後續可維護,將啟動命令寫入指令碼檔案中,設定開機自啟動
  5. 相關配置資訊、每個exporter繫結的port資訊以及監控的中介軟體資訊,儲存到DB中,便於維護。

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高可用設計

作為一個用來監控其他服務是否正常的告警平臺,其自身的高可用性顯然是必須要考慮的事情。一旦監控平臺掛掉,業務出問題可能就無法第一時間通知到責任人,很容易引發線上事故。

對整個平臺的高可用設計,採用分模組不同的策略:

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Prometheus
高可用:冗備方案。部署2套prometheus程式,兩套prometheus採集相同的探針節點,擁有完全相同的配置資料。
可擴充套件:分片策略。當監控物件數量太多時,將監控物件分片,每個分片部署一套(2個程式)prometheus服務,實現水平無限制擴充套件。

AlarmManager
高可用、可擴充套件:叢集部署。多個prometheus程式傳送到AlarmManager Cluster中的重複告警資訊,最終只會有1條告警會被髮送出去。

配置部署服務
高可用、可擴充套件:叢集部署。部署多個程式節點,對外提供統一訪問地址。

探針服務
非監控平臺主體,不做高可用保證,當機會有告警,滿足要求。

總體回顧

回顧下整個方案的分析與設計過程,其實整體邏輯很簡單,選型確定之後,根據選型結果,以及選型與目標訴求之間的差異度,考慮如何抹平兩者之間的差異。也即所謂的“不忘初心、以始為終”。

按照上述策略搭建完成後,整體的監控平臺的功能全貌為如下:

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