프로메테우스-스택
소개 : Prometheus is an open-source systems monitoring and alerting toolkit originally built at SoundCloud
- a multi-dimensional data model with time series data(=TSDB, 시계열 데이터베이스) identified by metric name and key/value pairs
- PromQL, a flexible query language to leverage this dimensionality
- no reliance on distributed storage; single server nodes are autonomous
- time series collection happens via a pull model over HTTP ⇒ 질문 Push 와 Pull 수집 방식 장단점? - 링크
- pushing time series is supported via an intermediary gateway
- targets are discovered via service discovery or static configuration
- multiple modes of graphing and dashboarding support
구성요소
- the main Prometheus server which scrapes and stores time series data
- client libraries for instrumenting application code
- a push gateway for supporting short-lived jobs
- special-purpose exporters for services like HAProxy, StatsD, Graphite, etc.
- an alertmanager to handle alerts
- various support tools
프로메테우스-스택 설치 : 모니터링에 필요한 여러 요소를 단일 차트(스택)으로 제공 ← 시각화(그라파나), 이벤트 메시지 정책(경고 임계값, 경고 수준) 등 - Helm
- kube-prometheus-stack collects Kubernetes manifests, Grafana dashboards, and Prometheus rules combined with documentation and scripts to provide easy to operate end-to-end Kubernetes cluster monitoring with Prometheus using the Prometheus Operator.
# 모니터링
kubectl create ns monitoring
watch kubectl get pod,pvc,svc,ingress -n monitoring
# 사용 리전의 인증서 ARN 확인 : 정상 상태 확인(만료 상태면 에러 발생!)
CERT_ARN=`aws acm list-certificates --query 'CertificateSummaryList[].CertificateArn[]' --output text`
echo $CERT_ARN
# repo 추가
helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
# 파라미터 파일 생성
cat <<EOT > monitor-values.yaml
prometheus:
prometheusSpec:
podMonitorSelectorNilUsesHelmValues: false
serviceMonitorSelectorNilUsesHelmValues: false
retention: 5d
retentionSize: "10GiB"
storageSpec:
volumeClaimTemplate:
spec:
storageClassName: gp3
accessModes: ["ReadWriteOnce"]
resources:
requests:
storage: 30Gi
ingress:
enabled: true
ingressClassName: alb
hosts:
- prometheus.$MyDomain
paths:
- /*
annotations:
alb.ingress.kubernetes.io/scheme: internet-facing
alb.ingress.kubernetes.io/target-type: ip
alb.ingress.kubernetes.io/listen-ports: '[{"HTTPS":443}, {"HTTP":80}]'
alb.ingress.kubernetes.io/certificate-arn: $CERT_ARN
alb.ingress.kubernetes.io/success-codes: 200-399
alb.ingress.kubernetes.io/load-balancer-name: myeks-ingress-alb
alb.ingress.kubernetes.io/group.name: study
alb.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: '443'
grafana:
defaultDashboardsTimezone: Asia/Seoul
adminPassword: prom-operator
ingress:
enabled: true
ingressClassName: alb
hosts:
- grafana.$MyDomain
paths:
- /*
annotations:
alb.ingress.kubernetes.io/scheme: internet-facing
alb.ingress.kubernetes.io/target-type: ip
alb.ingress.kubernetes.io/listen-ports: '[{"HTTPS":443}, {"HTTP":80}]'
alb.ingress.kubernetes.io/certificate-arn: $CERT_ARN
alb.ingress.kubernetes.io/success-codes: 200-399
alb.ingress.kubernetes.io/load-balancer-name: myeks-ingress-alb
alb.ingress.kubernetes.io/group.name: study
alb.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: '443'
persistence:
enabled: true
type: sts
storageClassName: "gp3"
accessModes:
- ReadWriteOnce
size: 20Gi
defaultRules:
create: false
kubeControllerManager:
enabled: false
kubeEtcd:
enabled: false
kubeScheduler:
enabled: false
alertmanager:
enabled: false
EOT
cat monitor-values.yaml | yh
# 배포
helm install kube-prometheus-stack prometheus-community/kube-prometheus-stack --version 57.1.0 \
--set prometheus.prometheusSpec.scrapeInterval='15s' --set prometheus.prometheusSpec.evaluationInterval='15s' \
-f monitor-values.yaml --namespace monitoring
# 확인
## alertmanager-0 : 사전에 정의한 정책 기반(예: 노드 다운, 파드 Pending 등)으로 시스템 경고 메시지를 생성 후 경보 채널(슬랙 등)로 전송
## grafana : 프로메테우스는 메트릭 정보를 저장하는 용도로 사용하며, 그라파나로 시각화 처리
## prometheus-0 : 모니터링 대상이 되는 파드는 ‘exporter’라는 별도의 사이드카 형식의 파드에서 모니터링 메트릭을 노출, pull 방식으로 가져와 내부의 시계열 데이터베이스에 저장
## node-exporter : 노드익스포터는 물리 노드에 대한 자원 사용량(네트워크, 스토리지 등 전체) 정보를 메트릭 형태로 변경하여 노출
## operator : 시스템 경고 메시지 정책(prometheus rule), 애플리케이션 모니터링 대상 추가 등의 작업을 편리하게 할수 있게 CRD 지원
## kube-state-metrics : 쿠버네티스의 클러스터의 상태(kube-state)를 메트릭으로 변환하는 파드
helm list -n monitoring
kubectl get pod,svc,ingress,pvc -n monitoring
kubectl get-all -n monitoring
kubectl get prometheus,servicemonitors -n monitoring
kubectl get crd | grep monitoring
kubectl df-pv
확인
참고
# helm 삭제
helm uninstall -n monitoring kube-prometheus-stack
# crd 삭제
kubectl delete crd alertmanagerconfigs.monitoring.coreos.com
kubectl delete crd alertmanagers.monitoring.coreos.com
kubectl delete crd podmonitors.monitoring.coreos.com
kubectl delete crd probes.monitoring.coreos.com
kubectl delete crd prometheuses.monitoring.coreos.com
kubectl delete crd prometheusrules.monitoring.coreos.com
kubectl delete crd servicemonitors.monitoring.coreos.com
kubectl delete crd thanosrulers.monitoring.coreos.com
[Amazon EKS] AWS CNI Metrics 수집을 위한 사전 설정 - 링크
# PodMonitor 배포
cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: PodMonitor
metadata:
name: aws-cni-metrics
namespace: kube-system
spec:
jobLabel: k8s-app
namespaceSelector:
matchNames:
- kube-system
podMetricsEndpoints:
- interval: 30s
path: /metrics
port: metrics
selector:
matchLabels:
k8s-app: aws-node
EOF
# PodMonitor 확인
kubectl get podmonitor -n kube-system
kubectl get podmonitor -n kube-system aws-cni-metrics -o yaml | kubectl neat | yh
apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: PodMonitor
metadata:
name: aws-cni-metrics
namespace: kube-system
spec:
jobLabel: k8s-app
namespaceSelector:
matchNames:
- kube-system
podMetricsEndpoints:
- interval: 30s
path: /metrics
port: metrics
selector:
matchLabels:
k8s-app: aws-node
# metrics url 접속 확인
curl -s $N1:61678/metrics | grep '^awscni'
awscni_add_ip_req_count 10
awscni_assigned_ip_addresses 8
awscni_assigned_ip_per_cidr{cidr="192.168.1.117/32"} 1
awscni_assigned_ip_per_cidr{cidr="192.168.1.131/32"} 1
awscni_assigned_ip_per_cidr{cidr="192.168.1.184/32"} 1
awscni_assigned_ip_per_cidr{cidr="192.168.1.210/32"} 0
awscni_assigned_ip_per_cidr{cidr="192.168.1.243/32"} 1
awscni_assigned_ip_per_cidr{cidr="192.168.1.247/32"} 1
awscni_assigned_ip_per_cidr{cidr="192.168.1.38/32"} 1
...
확인
프로메테우스 기본 사용 : 모니터링 그래프
- 모니터링 대상이 되는 서비스는 일반적으로 자체 웹 서버의 /metrics 엔드포인트 경로에 다양한 메트릭 정보를 노출
- 이후 프로메테우스는 해당 경로에 http get 방식으로 메트릭 정보를 가져와 TSDB 형식으로 저장
# 아래 처럼 프로메테우스가 각 서비스의 9100 접속하여 메트릭 정보를 수집
kubectl get node -owide
kubectl get svc,ep -n monitoring kube-prometheus-stack-prometheus-node-exporter
# 노드의 9100번의 /metrics 접속 시 다양한 메트릭 정보를 확인할수 있음 : 마스터 이외에 워커노드도 확인 가능
ssh ec2-user@$N1 curl -s localhost:9100/metrics
프로메테우스 ingress 도메인으로 웹 접속
# ingress 확인
kubectl get ingress -n monitoring kube-prometheus-stack-prometheus
kubectl describe ingress -n monitoring kube-prometheus-stack-prometheus
# 프로메테우스 ingress 도메인으로 웹 접속
echo -e "Prometheus Web URL = https://prometheus.$MyDomain"
# 웹 상단 주요 메뉴 설명
1. 경고(Alert) : 사전에 정의한 시스템 경고 정책(Prometheus Rules)에 대한 상황
2. 그래프(Graph) : 프로메테우스 자체 검색 언어 PromQL을 이용하여 메트릭 정보를 조회 -> 단순한 그래프 형태 조회
3. 상태(Status) : 경고 메시지 정책(Rules), 모니터링 대상(Targets) 등 다양한 프로메테우스 설정 내역을 확인 > 버전(2.42.0)
4. 도움말(Help)
확인
- 쿼리 입력 옵션
- Use local time : 출력 시간을 로컬 타임으로 변경
- Enable query history : PromQL 쿼리 히스토리 활성화
- Enable autocomplete : 자동 완성 기능 활성화
- Enable highlighting : 하이라이팅 기능 활성화
- Enable linter : ?
- 프로메테우스 설정(Configuration) 확인 : Status → Runtime & Build Information 클릭
- Storage retention : 5d or 10GiB → 메트릭 저장 기간이 5일 경과 혹은 10GiB 이상 시 오래된 것부터 삭제 ⇒ helm 파라미터에서 수정 가능
- 프로메테우스 설정(Configuration) 확인 : Status → Command-Line Flags 클릭
- -log.level : info
- -storage.tsdb.retention.size : 10GiB
- -storage.tsdb.retention.time : 5d
- 프로메테우스 설정(Configuration) 확인 : Status → Configuration ⇒ “node-exporter” 검색
- job name 을 기준으로 scraping
global:
scrape_interval: 15s # 메트릭 가져오는(scrape) 주기
scrape_timeout: 10s # 메트릭 가져오는(scrape) 타임아웃
evaluation_interval: 15s # alert 보낼지 말지 판단하는 주기
...
- job_name: serviceMonitor/monitoring/kube-prometheus-stack-prometheus-node-exporter/0
scrape_interval: 30s
scrape_timeout: 10s
metrics_path: /metrics
scheme: http
...
kubernetes_sd_configs: # 서비스 디스커버리(SD) 방식을 이용하고, 파드의 엔드포인트 List 자동 반영
- role: endpoints
kubeconfig_file: ""
follow_redirects: true
enable_http2: true
namespaces:
own_namespace: false
names:
- monitoring # 서비스 엔드포인트가 속한 네임 스페이스 이름을 지정, 서비스 네임스페이스가 속한 포트 번호를 구분하여 메트릭 정보를 가져옴
- 전체 메트릭 대상(Targets) 확인 : Status → Targets
- 해당 스택은 ‘노드-익스포터’, cAdvisor, 쿠버네티스 전반적인 현황 이외에 다양한 메트릭을 포함
- 현재 각 Target 클릭 시 메트릭 정보 확인 : 아래 예시
# serviceMonitor/monitoring/kube-prometheus-stack-kube-proxy/0 (3/3 up) 중 노드1에 Endpoint 접속 확인 (접속 주소는 실습 환경에 따라 다름)
curl -s http://192.168.1.216:10249/metrics | tail -n 5
rest_client_response_size_bytes_bucket{host="006fc3f3f0730a7fb3fdb3181f546281.gr7.ap-northeast-2.eks.amazonaws.com",verb="POST",le="4.194304e+06"} 1
rest_client_response_size_bytes_bucket{host="006fc3f3f0730a7fb3fdb3181f546281.gr7.ap-northeast-2.eks.amazonaws.com",verb="POST",le="1.6777216e+07"} 1
rest_client_response_size_bytes_bucket{host="006fc3f3f0730a7fb3fdb3181f546281.gr7.ap-northeast-2.eks.amazonaws.com",verb="POST",le="+Inf"} 1
rest_client_response_size_bytes_sum{host="006fc3f3f0730a7fb3fdb3181f546281.gr7.ap-northeast-2.eks.amazonaws.com",verb="POST"} 626
rest_client_response_size_bytes_count{host="006fc3f3f0730a7fb3fdb3181f546281.gr7.ap-northeast-2.eks.amazonaws.com",verb="POST"} 1
# serviceMonitor/monitoring/kube-prometheus-stack-api-server/0 (2/2 up) 중 Endpoint 접속 확인 (접속 주소는 실습 환경에 따라 다름)
>> 해당 IP주소는 어디인가요?, 왜 apiserver endpoint는 2개뿐인가요? , 아래 메트릭 수집이 되게 하기 위해서는 어떻게 하면 될까요?
curl -s https://192.168.1.53/metrics | tail -n 5
...
# 그외 다른 타켓의 Endpoint 로 접속 확인 가능 : 예시) 아래는 coredns 의 Endpoint 주소 (접속 주소는 실습 환경에 따라 다름)
curl -s http://192.168.1.75:9153/metrics | tail -n 5
# TYPE process_virtual_memory_bytes gauge
process_virtual_memory_bytes 7.79350016e+08
# HELP process_virtual_memory_max_bytes Maximum amount of virtual memory available in bytes.
# TYPE process_virtual_memory_max_bytes gauge
process_virtual_memory_max_bytes 1.8446744073709552e+19
확인
메트릭을 그래프(Graph)로 조회 : Graph - 아래 PromQL 쿼리(전체 클러스터 노드의 CPU 사용량 합계)입력 후 조회 → Graph 확인
- 혹은 지구 아이콘(Metrics Explorer) 클릭 시 전체 메트릭 출력되며, 해당 메트릭 클릭해서 확인
# Table 아래 쿼리 입력 후 Execute 클릭 -> Graph 확인
## 출력되는 메트릭 정보는 node-exporter 를 통해서 노드에서 수집된 정보
node_memory_Active_bytes
# 특정 노드(인스턴스) 필터링 : 아래 IP는 출력되는 자신의 인스턴스 PrivateIP 입력 후 Execute 클릭 -> Graph 확인
node_memory_Active_bytes{instance="192.168.1.105:9100"}
확인
쿼리 : kube-state-metrics - Link
# replicas's number
kube_deployment_status_replicas
kube_deployment_status_replicas_available
kube_deployment_status_replicas_available{deployment="coredns"}
# scale out
kubectl scale deployment -n kube-system coredns --replicas 3
# 확인
kube_deployment_status_replicas_available{deployment="coredns"}
스케일 아웃 해보기
쿼리 : kube-proxy - Link
#
kubeproxy_sync_proxy_rules_iptables_total
kubeproxy_sync_proxy_rules_iptables_total{table="filter"}
kubeproxy_sync_proxy_rules_iptables_total{table="nat"}
kubeproxy_sync_proxy_rules_iptables_total{table="nat", instance="192.168.1.188:10249"}
확인
[중급] 쿼리 : 애플리케이션 - NGINX 웹서버 애플리케이션 모니터링 설정 및 접속
- 서비스모니터 동작
- nginx 를 helm 설치 시 프로메테우스 익스포터 Exporter 옵션 설정 시 자동으로 nginx 를 프로메테우스 모니터링에 등록 가능!
- 프로메테우스 설정에서 nginx 모니터링 관련 내용을 서비스 모니터 CRD로 추가 가능!
- 기존 애플리케이션 파드에 프로메테우스 모니터링을 추가하려면 사이드카 방식을 사용하며 exporter 컨테이너를 추가!
- nginx 웹 서버(with helm)에 metrics 수집 설정 추가 - Helm
# 모니터링
watch -d "kubectl get pod; echo; kubectl get servicemonitors -n monitoring"
# 파라미터 파일 생성 : 서비스 모니터 방식으로 nginx 모니터링 대상을 등록하고, export 는 9113 포트 사용
cat <<EOT > ~/nginx_metric-values.yaml
metrics:
enabled: true
service:
port: 9113
serviceMonitor:
enabled: true
namespace: monitoring
interval: 10s
EOT
# 배포
helm upgrade nginx bitnami/nginx --reuse-values -f nginx_metric-values.yaml
# 확인
kubectl get pod,svc,ep
kubectl get servicemonitor -n monitoring nginx
kubectl get servicemonitor -n monitoring nginx -o json | jq
# 메트릭 확인 >> 프로메테우스에서 Target 확인
NGINXIP=$(kubectl get pod -l app.kubernetes.io/instance=nginx -o jsonpath={.items[0].status.podIP})
curl -s http://$NGINXIP:9113/metrics # nginx_connections_active Y 값 확인해보기
curl -s http://$NGINXIP:9113/metrics | grep ^nginx_connections_active
# nginx 파드내에 컨테이너 갯수 확인
kubectl get pod -l app.kubernetes.io/instance=nginx
kubectl describe pod -l app.kubernetes.io/instance=nginx
# 접속 주소 확인 및 접속
echo -e "Nginx WebServer URL = https://nginx.$MyDomain"
curl -s https://nginx.$MyDomain
kubectl logs deploy/nginx -f
# 반복 접속
while true; do curl -s https://nginx.$MyDomain -I | head -n 1; date; sleep 1; done
확인
쿼리 : 애플리케이션, Graph → nginx_ 입력 시 다양한 메트릭 추가 확인 : nginx_connections_active 등
# nginx scale out : Targets 확인
kubectl scale deployment nginx --replicas 2
# 쿼리 Table -> Graph
nginx_up
nginx_http_requests_total
nginx_connections_active
확인
[중급] PromQL
- 프로메테우스 메트릭 종류 (4종) : Counter, Gauge, Histogram, Summary - Link Blog
- 게이지 Gauge : 특정 시점의 값을 표현하기 위해서 사용하는 메트릭 타입, CPU 온도나 메모리 사용량에 대한 현재 시점 값
- 카운터 Counter : 누적된 값을 표현하기 위해 사용하는 메트릭 타입, 증가 시 구간 별로 변화(추세) 확인, 계속 증가 → 함수 등으로 활용
- 서머리 Summary : 구간 내에 있는 메트릭 값의 빈도, 중앙값 등 통계적 메트릭
- 히스토그램 Histogram : 사전에 미리 정의한 구간 내에 있는 메트릭 값의 빈도를 측정 → 함수로 측정 포맷을 변경
- PromQL Query - Docs Operator Example
- Label Matchers : = , ! = , =~ 정규표현식
# 예시
node_memory_Active_bytes
node_memory_Active_bytes{instance="192.168.1.188:9100"}
node_memory_Active_bytes{instance!="192.168.1.188:9100"}
# 정규표현식
node_memory_Active_bytes{instance=~"192.168.+"}
node_memory_Active_bytes{instance=~"192.168.1.+"}
# 다수 대상
node_memory_Active_bytes{instance=~"192.168.1.188:9100|192.168.2.170:9100"}
node_memory_Active_bytes{instance!~"192.168.1.188:9100|192.168.2.170:9100"}
# 여러 조건 AND
kube_deployment_status_replicas_available{namespace="kube-system"}
kube_deployment_status_replicas_available{namespace="kube-system", deployment="coredns"}
확인
- Binary Operators 이진 연산자 - Link
- 산술 이진 연산자 : + - * / * ^
- 비교 이진 연산자 : = = ! = > < > = < =
- 논리/집합 이진 연산자 : and 교집합 , or 합집합 , unless 차집합
# 산술 이진 연산자 : + - * / * ^
node_memory_Active_bytes
node_memory_Active_bytes/1024
node_memory_Active_bytes/1024/1024
# 비교 이진 연산자 : = = ! = > < > = < =
nginx_http_requests_total
nginx_http_requests_total > 100
nginx_http_requests_total > 10000
# 논리/집합 이진 연산자 : and 교집합 , or 합집합 , unless 차집합
kube_pod_status_ready
kube_pod_container_resource_requests
kube_pod_status_ready == 1
kube_pod_container_resource_requests > 1
kube_pod_status_ready == 1 or kube_pod_container_resource_requests > 1
kube_pod_status_ready == 1 and kube_pod_container_resource_requests > 1
확인
- Aggregation Operators 집계 연산자 - Link
- sum (calculate sum over dimensions) : 조회된 값들을 모두 더함
- min (select minimum over dimensions) : 조회된 값에서 가장 작은 값을 선택
- max (select maximum over dimensions) : 조회된 값에서 가장 큰 값을 선택
- avg (calculate the average over dimensions) : 조회된 값들의 평균 값을 계산
- group (all values in the resulting vector are 1) : 조회된 값을 모두 ‘1’로 바꿔서 출력
- stddev (calculate population standard deviation over dimensions) : 조회된 값들의 모 표준 편차를 계산
- stdvar (calculate population standard variance over dimensions) : 조회된 값들의 모 표준 분산을 계산
- count (count number of elements in the vector) : 조회된 값들의 갯수를 출력 / 인스턴스 벡터에서만 사용 가능
- count_values (count number of elements with the same value) : 같은 값을 가지는 요소의 갯수를 출력
- bottomk (smallest k elements by sample value) : 조회된 값들 중에 가장 작은 값들 k 개 출력
- topk (largest k elements by sample value) : 조회된 값들 중에 가장 큰 값들 k 개 출력
- quantile (calculate φ-quantile (0 ≤ φ ≤ 1) over dimensions) : 조회된 값들을 사분위로 나눠서 (0 < $ < 1)로 구성하고, $에 해당 하는 요소들을 출력
#
node_memory_Active_bytes
# 출력 값 중 Top 3
topk(3, node_memory_Active_bytes)
# 출력 값 중 하위 3
bottomk(3, node_memory_Active_bytes)
bottomk(3, node_memory_Active_bytes>0)
# node 그룹별: by
node_cpu_seconds_total
node_cpu_seconds_total{mode="user"}
node_cpu_seconds_total{mode="system"}
avg(node_cpu_seconds_total)
avg(node_cpu_seconds_total) by (instance)
avg(node_cpu_seconds_total{mode="user"}) by (instance)
avg(node_cpu_seconds_total{mode="system"}) by (instance)
#
nginx_http_requests_total
sum(nginx_http_requests_total)
sum(nginx_http_requests_total) by (instance)
# 특정 내용 제외하고 출력 : without
nginx_http_requests_total
sum(nginx_http_requests_total) without (instance)
sum(nginx_http_requests_total) without (instance,container,endpoint,job,namespace)
확인
- Time series selectors : Instant/Range vector selectors, Time Durations, Offset modifier, @ modifier - Link
- 인스턴스 벡터 Instant Vector : 시점에 대한 메트릭 값만을 가지는 데이터 타입
- 레인지 벡터 Range Vector : 시간의 구간을 가지는 데이터 타입
- 시간 단위 : ms, s, m(주로 분 사용), h, d, w, y
# 시점 데이터
node_cpu_seconds_total
# 15초 마다 수집하니 아래는 지난 4회차/8회차의 값 출력
node_cpu_seconds_total[1m]
node_cpu_seconds_total[2m]
확인
활용
# 서비스 정보 >> 네임스페이스별 >> cluster_ip 별
kube_service_info
count(kube_service_info)
count(kube_service_info) by (namespace)
count(kube_service_info) by (cluster_ip)
# 컨테이너가 사용 메모리 -> 파드별
container_memory_working_set_bytes
sum(container_memory_working_set_bytes)
sum(container_memory_working_set_bytes) by (pod)
topk(5,sum(container_memory_working_set_bytes) by (pod))
topk(5,sum(container_memory_working_set_bytes) by (pod))/1024/1024
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