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基于TimeStream對接Prometheus+Grafana實現可觀測性

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TimeStream是阿里云Elasticsearch團隊自研，并結合Elastic社區時序類產品特性共建的時序引擎。阿里云Elasticsearch支持無縫對接Prometheus+Grafana，支持Prometheus Query相關的API，可以直接將TimeStream索引作為Grafana的Prometheus數據源使用，能夠提高時序指標數據存儲與查詢分析的性能，同時節約成本。本文介紹如何基于ElasticSearch TimeStream時序引擎對接Prometheus+Grafana實現云原生的可觀測性。

背景信息

Prometheus本地存儲會遇到以下問題：

  • 存儲無副本，本地集群機器宕機后，Prometheus將無法訪問。

  • 單機存儲，隨著數據量不斷上漲，可能遇到硬件瓶頸，無法橫向擴容。

  • 數據無備份能力，硬盤損壞后，數據可能無法恢復。

  • 本地磁盤存儲成本高，無法進行冷熱分離存儲。

因此在Prometheus的高可用方案中，在存儲側，推薦使用分布式、高可用的遠端存儲。阿里云Elasticsearch的TimeStream引擎提供了對Prometheus遠端存儲和查詢的能力，基于Elasticsearch的分布式、彈性、高可用、備份和冷熱分層存儲等能力，可以作為Prometheus遠端存儲的最佳選擇之一。

阿里云Elasticsearch與Prometheus和Grafana的結合方式如下圖所示。ES+Prometheus+Grafana架構

原理說明如下：

  1. Prometheus收集各個Exporter的數據。

  2. Prometheus通過remote write的方式將收集的數據同步到Elasticsearch。

  3. 用戶通過Kibana和Grafana查看Prometheus同步到Elasticsearch中的數據。

    說明

    在使用Grafana訪問Elasticsearch中的數據時，除了可以使用原生的Elasticsearch DataSource，還可以使用Prometheus的DataSource直接訪問Elasticsearch數據，并使用PromQL來查看指標數據。

前提條件

已創建阿里云Elasticsearch實例，且實例版本為通用商業版7.16及以上、內核版本為1.7.0及以上，或者實例版本為通用商業版7.10、內核版本為1.8.0及以上。具體操作請參見創建阿里云Elasticsearch實例。

操作流程

  1. 步驟一：環境準備

  2. 步驟二：下載并啟動node_exporter

  3. 步驟三：下載、配置并啟動Prometheus

  4. 步驟四：下載、啟動并配置Grafana Dashboard

步驟一：環境準備

  1. 創建通用商業版7.16版本的阿里云Elasticsearch實例。

    具體操作請參見創建阿里云Elasticsearch實例。

  2. 創建一個ECS實例，該實例要與步驟一中創建的Elasticsearch實例在相同專有網絡下，且選擇Linux操作系統。

    創建ECS實例的具體操作，請參見自定義購買實例。該ECS實例用來訪問阿里云Elasticsearch實例，并部署Prometheus和Grafana，實現阿里云Elasticsearch與Prometheus和Grafana的結合。

  3. 創建一個接收Prometheus數據的Elasticsearch TimeStream索引。

    1. 登錄目標阿里云Elasticsearch實例的Kibana控制臺，根據頁面提示進入Kibana主頁。

      登錄Kibana控制臺的具體操作，請參見登錄Kibana控制臺。

    2. 在左側導航欄，單擊展開圖標圖標，然后選擇Management > 開發工具。

    3. 在控制臺中，執行PUT _time_stream/prom_index命令，創建名稱為prom_index的TimeStream索引。

步驟二：下載并啟動node_exporter

node_exporter用于收集各種與硬件和內核相關的指標，并提供給Prometheus進行讀取，詳細信息請參見node_exporter。

  1. 連接ECS實例。

    具體操作請參見通過密碼或密鑰認證登錄Linux實例。

    說明

    本文檔以普通用戶權限為例。

  2. 下載node_exporter安裝包。

    本示例以node_exporter 1.3.1版本為例，下載命令如下。

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

  3. 解壓安裝包并啟動node_exporter。

    tar xvfz node_exporter-1.3.1.linux-amd64.tar.gz
cd node_exporter-1.3.1.linux-amd64
./node_exporter

步驟三：下載、配置并啟動Prometheus

  1. 連接ECS實例。

  2. 在根目錄下載Prometheus安裝包。

    本示例以Prometheus 2.36.2版本為例，下載命令如下。

    cd ~
wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.36.2/prometheus-2.36.2.linux-amd64.tar.gz

  3. 解壓Prometheus安裝包。

    tar xvfz prometheus-2.36.2.linux-amd64.tar.gz

  4. 在Prometheus目錄的prometheus.yml文件中，配置node_exporter和remote_write。

    cd prometheus-2.36.2.linux-amd64
vim prometheus.yml

    配置示例如下。

    scrape_configs:
  # The job name is added as a label `job=<job_name>` to any timeseries scraped from this config.
  - job_name: 'prometheus'

    # metrics_path defaults to '/metrics'
    # scheme defaults to 'http'.

    static_configs:
    - targets: ['localhost:9090']

  #配置node_exporter
  - job_name: "node"
    static_configs:
    - targets: ["127.0.0.1:9100"]

#配置remote_write，確保Prometheus能夠訪問Elasticsearch集群，即網絡是通的。
remote_write:
  - url: "http://xxx:9200/_time_stream/prom_write/prom_index"
    basic_auth:
     username: elastic
     password: xxxx

    參數

    說明

    node_exporter

    配置node_exporter的連接信息。targets需要配置為node_exporter的訪問地址:端口。

    由于本示例使用同一個ECS實例部署Prometheus和node_exporter，因此node_exporter的訪問地址使用本地訪問IP地址127.0.0.1，端口使用默認的9100端口。

    remote_write

    配置Elasticsearch實例的TimeStream索引的連接信息。需要配置以下基礎參數，更多高級參數請參見remote_write。

    • url：訪問TimeStream索引的URL，格式為：http://<Elasticsearch實例的公網或私網訪問地址>:9200/_time_stream/prom_write/<yourTimeStreamIndex>。

      說明

      • Elasticsearch實例的公網或私網訪問地址：可在Elasticsearch實例的基本信息頁面獲取。如果Prometheus所部署的ECS實例與Elasticsearch實例在同一VPC下，可使用私網訪問地址（本文以此為例）；如果不在同一VPC下，需要使用公網訪問地址，并且要配置公網訪問白名單，詳細信息請參見配置實例公網或私網訪問白名單。

      • <yourTimeStreamIndex>：用于接收Prometheus數據的Elasticsearch TimeStream索引，該索引需要提前創建，本文以prom_index索引為例。

    • username：訪問TimeStream索引的用戶名，默認為管理員賬號elastic。您也可以使用自建用戶，但需確保自建用戶具有訪問與操作TimeStream索引的權限，詳細信息請參見通過Elasticsearch X-Pack角色管理實現用戶權限管控。

    • password：訪問TimeStream索引的用戶對應的密碼。elastic賬號的密碼在創建實例時設定，如果忘記可重置，重置密碼的注意事項和操作步驟請參見重置實例訪問密碼。

  5. 啟動Prometheus。

    ./prometheus

  6. 驗證Prometheus數據是否已經同步到Elasticsearch的TimeStream索引中。

    在Elasticsearch的Kibana控制臺中，執行以下命令進行驗證：

    • 查看prom_index索引是否已經有數據。

      GET _cat/indices/prom_index?v&s=i

      預期結果如下。預期結果

    • 確認是否能查詢到數據并查看數據內容。

      GET prom_index/_search

      預期結果如下。預期結果2

步驟四：下載、啟動并配置Grafana Dashboard

  1. 連接ECS實例。

  2. 在根目錄下載Grafana安裝包。

    本示例以Grafana 9.0.2版本為例，下載命令如下。

    cd ~
wget https://dl.grafana.com/enterprise/release/grafana-enterprise-9.0.2.linux-amd64.tar.gz

  3. 解壓Grafana安裝包并啟動。

    tar xvfz grafana-enterprise-9.0.2.linux-amd64.tar.gz
cd grafana-9.0.2
./bin/grafana-server

  4. 在瀏覽器中輸入Grafana的訪問地址http://<ECS的公網IP地址>:3000，進入Grafana登錄頁面，輸入用戶名和密碼進入Grafana控制臺。

    • 首次登錄Grafana控制臺需要使用默認用戶名和密碼，均為admin。登錄后，系統會提示修改密碼，密碼修改完成后即可進入Grafana控制臺。

    • ECS的公網IP地址：進入ECS管理控制臺，在對應實例的IP地址列獲取。獲取ECS的公網IP地址

    • Grafana的默認訪問端口號為3000，在瀏覽器中訪問3000端口時，需要配置ECS的入方向的安全組規則，設置目的為3000，源為您客戶端的IP地址。詳細信息請參見添加安全組規則。配置安全組規則

  5. 在Grafana中，創建Prometheus的DataSource。

    1. 在Grafana控制臺的左側導航欄，選擇設置圖標 > Data sources。

    2. 在Data sources頁簽，單擊Add data source。

    3. 在Time series databases列表中，單擊Prometheus。

    4. 在Settings頁簽中，配置Prometheus數據源信息。

      配置Prometheus數據源

      本文中必須配置的參數說明如下。

      參數

      說明

      URL

      訪問TimeStream索引的URL，格式為：http://<Elasticsearch實例的公網或私網訪問地址>:9200/_time_stream/prom/<yourTimeStreamIndex>。

      說明

      • Elasticsearch實例的公網或私網訪問地址：可在Elasticsearch實例的基本信息頁面獲取。如果Prometheus所部署的ECS實例與Elasticsearch實例在同一VPC下，可使用私網訪問地址（本文以此為例）；如果不在同一VPC下，需要使用公網訪問地址，并且要配置公網訪問白名單，詳細信息請參見配置實例公網或私網訪問白名單。

      • <yourTimeStreamIndex>：用于接收Prometheus數據的Elasticsearch TimeStream索引，該索引需要提前創建，本文以prom_index索引為例。

      Basic auth

      是否開啟Elasticsearch實例的Basic auth認證。開啟后需要配置訪問Elasticsearch實例的用戶名和密碼。

      User

      訪問TimeStream索引的用戶名，默認為管理員賬號elastic。您也可以使用自建用戶，但需確保自建用戶具有訪問與操作TimeStream索引的權限，詳細信息請參見通過Elasticsearch X-Pack角色管理實現用戶權限管控。

      Password

      訪問TimeStream索引的用戶對應的密碼。elastic賬號的密碼在創建實例時設定，如果忘記可重置，重置密碼的注意事項和操作步驟請參見重置實例訪問密碼。

    5. 單擊Save&test。

      配置成功后，系統提示Data source is working。

  6. 在Grafana中，創建展示Prometheus數據源的Dashboard。

    1. 在Grafana控制臺的左側導航欄，選擇Dashboard > New dashboard。

    2. 單擊Add a new panel。

    3. 選擇Data source和查詢時間，單擊Run queries查詢數據。

      查詢數據

    4. 單擊右上角的Save，保存Dashboard。

  7. 在Grafana中，導入node_exporter自帶的Grafana Dashboard，并配置Prometheus數據源，生成指標監控Dashboard。

    1. 在Grafana控制臺的左側導航欄，選擇Dashboard > Import。

    2. 在Import via grafana.com文本框中，填寫node_exporter的Grafana地址或ID：即https://grafana.com/grafana/dashboards/1860或1860。

      導入Dashboard

    3. 單擊Load。

    4. 在配置頁面選擇Prometheus數據源為您已創建的數據源。

      選擇Prometheus數據源

    5. 單擊Import。

    6. 在Dashboard頁面右上角，選擇查詢時間，查看對應時間段內的指標監控Dashboard。

      指標監控Dashboard

      說明

      關于Grafana更詳細的操作教程，請參見Grafana documentation。

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