Prometheus-Operator：快速部署-编程知识

1. 项目目标

（1）了解Prometheus-Operator的优势

（2）熟练掌握Prometheus-Operator部署

（3）操作Grafana对接Prometheus

2. 项目准备

2.1. 规划节点

主机名	主机IP	节点规划
Prometheus	主机IP	Prometheus-Operator

2.2. 基础准备

系统镜像：CentOS 7.9

github下载网址：prometheus-operator · GitHub

环境准备：kubernetes v1.26

3. 项目实施

3.1. Prometheus-Operator简介

1）什么是Prometheus-Operator

每次对Prometheus配置文件进行升级时，我们需要手动移除已经运行的Pod实例，从而让Kubernetes可以使用最新的配置文件创建Prometheus。而如果当应用实例的数量更多时，通过手动的方式部署和升级Prometheus过程繁琐并且效率低下。

从本质上来讲Prometheus属于是典型的有状态应用，而其有包含了一些自身特有的运维管理和配置管理方式。而这些都无法通过Kubernetes原生提供的应用管理概念实现自动化。为了简化这类应用程序的管理复杂度，CoreOS率先引入了Operator的概念，并且首先推出了针对在Kubernetes下运行和管理Etcd的Etcd Operator。并随后推出了Prometheus Operator。

2）Prometheus Operator的工作原理

从概念上来讲Operator就是针对管理特定应用程序的，在Kubernetes基本的Resource和Controller的概念上，以扩展Kubernetes api的形式。帮助用户创建，配置和管理复杂的有状态应用程序。从而实现特定应用程序的常见操作以及运维自动化。

在Kubernetes中我们使用Deployment、DamenSet，StatefulSet来管理应用Workload，使用Service，Ingress来管理应用的访问方式，使用ConfigMap和Secret来管理应用配置。我们在集群中对这些资源的创建，更新，删除的动作都会被转换为事件(Event)，Kubernetes的Controller Manager负责监听这些事件并触发相应的任务来满足用户的期望。这种方式我们成为声明式，用户只需要关心应用程序的最终状态，其它的都通过Kubernetes来帮助我们完成，通过这种方式可以大大简化应用的配置管理复杂度。

而除了这些原生的Resource资源以外，Kubernetes还允许用户添加自己的自定义资源(Custom Resource)。并且通过实现自定义Controller来实现对Kubernetes的扩展。

如下所示，是Prometheus Operator的架构示意图：

Prometheus Operator架构

Prometheus的本职就是一组用户自定义的CRD资源以及Controller的实现，Prometheus Operator负责监听这些自定义资源的变化，并且根据这些资源的定义自动化的完成如Prometheus Server自身以及配置的自动化管理工作。

3）相比原生Prometheus其优势？

Prometheus Operator 是一个为 Kubernetes 设计的 Prometheus 监控系统的自动化管理工具，它在 Prometheus 的基础上提供了一系列的优势和增强功能：

自动化部署：Prometheus Operator 可以自动创建和管理 Prometheus 实例，简化了部署过程。
声明式配置：通过 Kubernetes 的自定义资源定义（CRDs），Prometheus Operator 允许使用声明式配置来管理 Prometheus 实例，ServiceMonitors，Alertmanagers 等。
自动发现：Prometheus Operator 支持自动发现 Kubernetes 服务和 Pod，减少了手动配置的需要。
水平扩展：Prometheus Operator 支持 Prometheus 实例的水平扩展，可以根据需求自动调整实例数量。
高可用性：Prometheus Operator 支持在 Kubernetes 集群中自动部署多个 Prometheus 实例，以实现高可用性。
集成 Alertmanager：Prometheus Operator 可以自动配置和管理 Alertmanager 实例，简化了告警系统的设置和管理。
监控规则管理：通过 PrometheusRule CRD，Prometheus Operator 允许定义告警规则，这些规则可以自动被 Prometheus 加载。
ServiceMonitor CRD：允许定义要监控的 Kubernetes 服务，Prometheus Operator 将自动生成适当的监控配置。
维护简便：Prometheus Operator 封装了 Prometheus 的运维经验，提供了友好的管理接口，简化了日常的维护工作。
社区支持：由于 Prometheus Operator 是一个活跃的开源项目，它拥有一个强大的社区支持，这意味着用户可以从社区中获得帮助和分享最佳实践。
与 Grafana 的集成：Prometheus Operator 通常与 Grafana 一起使用，用于可视化监控数据，它简化了 Grafana Dashboard 的配置和使用。
适应 Kubernetes 生态：Prometheus Operator 作为 Kubernetes 生态的一部分，与 Kubernetes 的其他组件和工具（如 kube-prometheus-stack）有很好的集成。

3.2. 部署Prometheus-Operator

1）查看自己的kubernetes集群环境

[root@prometheus ]# kubectl get nodes
NAME        STATUS   ROLES    AGE   VERSION
10.0.1.10   Ready    master   42m   v1.26.0

2）下载kube-prometheus

git clone  -b release-0.13  https://github.com/prometheus-operator/kube-prometheus.git

根据自己的环境更改release版本号

3）部署

[root@prometheus ~]# cd kube-prometheus/
[root@prometheus ~]# kubectl apply --server-side -f manifests/setup
[root@prometheus ~]# kubectl wait \--for condition=Established \--all CustomResourceDefinition \--namespace=monitoring
[root@prometheus ~]# kubectl apply -f manifests/

4）查看pod状态

[root@prometheus ~]# kubectl get pod -n monitoring
NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
alertmanager-main-0                    2/2     Running   0          28m
alertmanager-main-1                    2/2     Running   0          28m
alertmanager-main-2                    2/2     Running   0          28m
blackbox-exporter-59dddb7bb6-sj8lt     3/3     Running   0          28m
grafana-79f47474f7-nxnkv               1/1     Running   0          28m
kube-state-metrics-5884fb96b-6vx92     3/3     Running   0          28m
node-exporter-pwnj7                    2/2     Running   0          28m
prometheus-adapter-6c4cc5465b-htb7z    1/1     Running   0          28m
prometheus-adapter-6c4cc5465b-s9hv7    1/1     Running   0          28m
prometheus-k8s-0                       2/2     Running   0          28m
prometheus-k8s-1                       2/2     Running   0          28m
prometheus-operator-57cf88fbcb-hxjdp   2/2     Running   0          28m

全部pod running了就代表部署成功。

5）访问Prometheus

[root@prometheus ~]# kubectl get svc -n monitoring
NAME                    TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
alertmanager-main       ClusterIP   10.68.101.241   <none>        9093/TCP,8080/TCP            34m
alertmanager-operated   ClusterIP   None            <none>        9093/TCP,9094/TCP,9094/UDP   34m
blackbox-exporter       ClusterIP   10.68.86.56     <none>        9115/TCP,19115/TCP           34m
grafana                 ClusterIP   10.68.11.125    <none>        3000/TCP                     34m
kube-state-metrics      ClusterIP   None            <none>        8443/TCP,9443/TCP            34m
node-exporter           ClusterIP   None            <none>        9100/TCP                     34m
prometheus-adapter      ClusterIP   10.68.185.106   <none>        443/TCP                      34m
prometheus-k8s          ClusterIP   10.68.102.244   <none>        9090/TCP,8080/TCP            34m
prometheus-operated     ClusterIP   None            <none>        9090/TCP                     34m
prometheus-operator     ClusterIP   None            <none>        8443/TCP                     34m
[root@prometheus ~]# kubectl edit svc -n monitoring prometheus-k8s

端口映射port-forward方法

Prometheus：

kubectl --namespace monitoring port-forward svc/prometheus-k8s --address 0.0.0.0 19090:9090

Grafana：

kubectl --namespace monitoring port-forward svc/grafana --address 0.0.0.0 13000:3000

默认账号密码：admin/admin

Alertmanager：

kubectl --namespace monitoring port-forward svc/alertmanager-main --address 0.0.0.0 19093:9093

NodePort暴露端口方法

Prometheus：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:labels:app.kubernetes.io/component: prometheusapp.kubernetes.io/instance: k8sapp.kubernetes.io/name: prometheusapp.kubernetes.io/part-of: kube-prometheusapp.kubernetes.io/version: 2.46.0name: prometheus-k8snamespace: monitoring
spec:type: NodePort  #修改添加svc的typeports:- name: webport: 9090targetPort: webnodePort: 30001 #添加修改需要暴露的nodeport- name: reloader-webport: 8080targetPort: reloader-webselector:app.kubernetes.io/component: prometheusapp.kubernetes.io/instance: k8sapp.kubernetes.io/name: prometheusapp.kubernetes.io/part-of: kube-prometheussessionAffinity: ClientIP

[root@prometheus kube-prometheus]# kubectl apply -f manifests/prometheus-service

Grafana：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:labels:app.kubernetes.io/component: grafanaapp.kubernetes.io/name: grafanaapp.kubernetes.io/part-of: kube-prometheusapp.kubernetes.io/version: 9.5.3name: grafananamespace: monitoring
spec:type: NodePort  #修改添加svc的typeports:- name: httpport: 3000targetPort: httpnodePort: 30002 #添加修改需要暴露的nodeportselector:app.kubernetes.io/component: grafanaapp.kubernetes.io/name: grafanaapp.kubernetes.io/part-of: kube-prometheus

[root@prometheus kube-prometheus]# kubectl apply -f manifests/grafana-service.yaml

3.3. Grafana对接Prometheus

在左侧菜单栏找到 Administration -> Data sources

添加 Data sources

输入Prometheus连接信息

单击Test，出现Data source is working即为成功

然后到Grafana控制台进行导入模版，单击右侧加号 -> Import dashboard

输入k8s for Prometheus的ID号 15661 -> load

填写options详细信息 -> import

查看k8s的dashboard

4. 项目总结

本博客讲解了Prometheus的简介，以及如何通过Prometheues Opeartor方式进行快速部署Prometheues以及Grafana模版使用等内容。