Prometheus 是一个开源的系统监控和报警工具，最初由SoundCloud开发，现为Cloud Native Computing Foundation的一部分。它特别适用于监控分布式系统和微服务架构。

Prometheus 的基本架构

Prometheus 的架构由多个组件组成，每个组件可以独立运行。主要组件包括：

1. Prometheus Server:

   • 负责数据采集和存储。
   • 通过HTTP拉取方式从各种目标收集时间序列数据。
   • 存储收集到的数据并提供查询能力。

2. Exporters:

   • 监控目标的代理程序，用于暴露指标数据。
   • 常见的 Exporters 有 Node Exporter（监控主机硬件和操作系统指标）、MySQL Exporter、Redis Exporter等。

3. Pushgateway:

   • 用于短生命周期的作业将指标推送到 Prometheus。
   • 例如，批处理作业在完成时将结果发送到 Pushgateway，然后由 Prometheus 拉取这些结果。

4. Alertmanager:

   • 处理来自 Prometheus Server 的警报。
   • 支持告警去重、分组和路由，并可以将警报发送到不同的通知渠道（如邮件、Slack、PagerDuty等）。

5. 客户端库:

   • 允许用户在自己的应用程序中埋点，生成自定义指标。
   • 支持多种编程语言，如Go、Java、Python、Ruby等。

数据模型

Prometheus 使用多维数据模型来存储时间序列数据。每个时间序列由唯一的指标名称和一组键值对（标签）标识。标签用于区分不同来源或维度的同一类型指标。

例如：

http_requests_total{method="GET", handler="/api"}  1027  1395066363000

• http_requests_total 是指标名称。
• {method="GET", handler="/api"} 是标签。
• 1027 是指标值。
• 1395066363000 是时间戳。

Prometheus 的工作流程

1. 数据收集: Prometheus Server 定期从配置的目标上拉取数据。这些目标通过 HTTP 暴露指标接口，通常为 /metrics 端点。

2. 数据存储: Prometheus 使用本地存储将时间序列数据存储在磁盘上。数据采用基于时间的块存储，每个块包含一个时间范围内的所有数据。

3. 数据查询: 使用 PromQL（Prometheus Query Language）进行数据查询。PromQL 是一种功能强大的查询语言，可以聚合、筛选和转换时间序列数据。

4. 警报: Prometheus 根据定义的规则评估数据，并生成警报。警报通过 Alertmanager 发送到相应的通知渠道。

Prometheus 安装与配置

以下是 Prometheus 的基本安装和配置步骤：

1. 下载并安装 Prometheus:

   wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.37.0/prometheus-2.37.0.linux-amd64.tar.gz
   tar xvfz prometheus-2.37.0.linux-amd64.tar.gz
   cd prometheus-2.37.0.linux-amd64
   

2. 配置 Prometheus: 编辑 prometheus.yml 文件，配置监控目标：

   global:
     scrape_interval: 15s # 默认抓取间隔
   
   scrape_configs:
     - job_name: 'node'
       static_configs:
         - targets: ['localhost:9100'] # Node Exporter 目标
   

3. 启动 Prometheus:

   ./prometheus --config.file=prometheus.yml
   

4. 安装 Exporter: 以 Node Exporter 为例，下载并启动 Node Exporter：

   wget https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v1.3.1/node_exporter-1.3.1.linux-amd64.tar.gz
   tar xvfz node_exporter-1.3.1.linux-amd64.tar.gz
   cd node_exporter-1.3.1.linux-amd64
   ./node_exporter
   

5. 访问 Prometheus: 打开浏览器访问 http://localhost:9090 可以看到 Prometheus 的仪表盘，可以进行数据查询和监控配置。

PromQL 示例

• 查询一分钟内每秒的 HTTP 请求总数：

  rate(http_requests_total[1m])
  

• 查询指定时间范围内的 CPU 使用率：

  avg(rate(node_cpu_seconds_total{mode!="idle"}[5m])) by (instance)