Prometheus多集群监控的3种方案，你选哪种？
本文分享自华为云社区《Prometheus多集群监控方案》，作者： 可以交个朋友。
一、背景
不少用户在k8s集群外裸机环境部署了prometheus监控组件想要查询k8s集群的监控指标，又或者是想采集多个k8s集群中的节点指标，容器指标，master组件指标等。
二、Prometheus多集群监控能力介绍
当前通过Prometheus采集多套k8s集群中的容器指标通常有三种方式。
- 通过APIServer代理的方式获取k8s集群指标，直接在prometheus.yml配置相关其他kubernetes集群信息，实现一个prometheus同时采集多个kubernetes集群信息
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通过prometheus 联邦模式，实现一个prometheus拉取其他prometheus 数据
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通过Prometheus Agent模式remote write远端存储，实现多个prometheus向同一个prometheus 输出数据（推荐）
三种方式对比分析
- APIServer方式解决了数据冗余的方式，但是引入了配置的复杂性。同时随着k8s集群规模扩大，走APIServer代理请求获取集群指标数据对AIserver负载过大。
- Prometheus联邦机制相对来说配置简单，最早的多集群监控方案。但是缺点也很明显: 占用资源较多,出现数据冗余; global Prometheus 汇总叶子Prometheus数据，处理数据压力大。
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Prometheus Agent remote write方案配置简单，可以解决多集群监控数据冗余问题。同时可在remotewrite中配置过滤规则，减轻远端Prometheus数据处理压力
综上所述关于多集群监控方式，比较推荐Prometheus Agent remote write方案
三、配置实现
3.1 一个prometheus同时采集多个kubernetes集群操作
promethues通过配置bearer token，利用apiserver 代理的的形式，获取k8s集群的node指标，容器指标。
在目标集群创建Prometheus访问Kubernetes资源对象的RBAC资源kubectl apply -f prometheus_rbac.yaml，目的为了Prometheus使用该serviceAccount能够自动发现集群相关资源，并拥有执行get list 等权限
apiVersion: v1 kind: ServiceAccount metadata: name: prometheus-test namespace: kube-system --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRole metadata: name: prometheus-test rules: - apiGroups: - "" resources: - nodes - services - endpoints - pods - nodes/proxy verbs: - get - list - watch - apiGroups: - "extensions" resources: - ingresses verbs: - get - list - watch - apiGroups: - "" resources: - configmaps - nodes/metrics verbs: - get - nonResourceURLs: - /metrics verbs: - get --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRoleBinding metadata: name: prometheus-test roleRef: apiGroup: rbac.authorization.k8s.io kind: ClusterRole name: prometheus-test subjects: - kind: ServiceAccount name: prometheus-test namespace: kube-system
1.21以前版本的集群中，Pod中获取Token的形式是通过挂载ServiceAccount的Secret来获取Token，这种方式获得的Token是永久的。该方式在1.21及以上的版本中不再推荐使用，并且根据社区版本迭代策略，在1.25及以上版本的集群中，ServiceAccount将不会自动创建对应的Secret。可参考kubernetes官方提供的如何创建长期token: https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/configure-pod-container/configure-service-account/#manually-create-an-api-token-for-a-serviceaccount
将对应token保存为文件，为了演示便利，本Prometheus使用虚拟形态部署
在prometheus配置中写入其他集群信息，并启动- job_name: k8s_cAdvisor scheme: https bearer_token_file: k8s_token tls_config: insecure_skip_verify: true kubernetes_sd_configs: #kubernetes 自动发现配置 - role: node #node类型的自动发现 bearer_token_file: k8s_token #步骤1中创建的token文件 api_server: https://192.168.0.153:5443 #k8s集群 apiserver地址 tls_config: insecure_skip_verify: true #跳过对服务端的认证 relabel_configs: #用于在抓取metrics之前修改target的已有标签 - target_label: __address__ replacement: 192.168.0.153:5443 action: replace ##将metrics_path地址转换为/api/v1/nodes/${1}/proxy/metrics/cadvisor #相当于通过APIServer代理到kubelet上获取数据 - source_labels: [__meta_kubernetes_node_name] #指定我们需要处理的源标签 regex: (.+) #匹配源标签的值,(.+)表示源标签什么值都可以匹配上 target_label: __metrics_path__ #指定了需要replace后的标签 replacement: /api/v1/nodes/${1}/proxy/metrics/cadvisor # 表示替换后的标签即__metrics_path__ 对应的值。其中${1}表示正则匹配的值，即nodename - target_label: cluster 为该集群下的node节点打上cluster标签便于分组管理 replacement: k8s #为cluster标签赋值，值可以是集群名称或者其他唯一标识符 ###该job用于监控另一个集群 - job_name: k8s02_cAdvisor scheme: https bearer_token_file: k8s02_token tls_config: insecure_skip_verify: true kubernetes_sd_configs: - role: node bearer_token_file: k8s02_token #步骤1中创建的token文件 api_server: https://192.168.0.147:5443 tls_config: insecure_skip_verify: true relabel_configs: - target_label: __address__ replacement: 192.168.0.147:5443 action: replace - source_labels: [__meta_kubernetes_node_name] regex: (.+) target_label: __metrics_path__ replacement: /api/v1/nodes/${1}/proxy/metrics/cadvisor - target_label: cluster replacement: k8s02
启动prometheus服务: ./prometheus --config.file=prometheus.yml
3.2 prometheus联邦操作
Prometheus支持拉取其他Prometheus的数据到本地，称为联邦机制。这样我们可以在每个集群内部署一个Prometheus，然后部署一个global Prometheus用于拉取每个集群内部的Prometheus数据进行汇总。
增加联邦配置信息，并重启
- job_name: 'federate-k8s01' scrape_interval: 15s honor_labels: true metrics_path: '/federate' #固定配置 params: 'match[]': - '{job="istio-mesh"}' #目标prometheus的监控job列表 ，根据实际情况填写 - '{job="kubernetes-cadvisor"}' static_configs: - targets: - '100.85.123.205:32298' #目标prometheus的访问地址
3.3 prometheus remote write模式操作
Remote Write支持将k8s集群内Prometheus采集的metrics写到远程存储中，远程存储可以是Prometheus，也可以是其他时序数据库。在用户使用的时候，直接从远端存储中读取数据，并提供全局视图。
以下以华为云CCE监控插件kube-prometheus-stack为例。(开源Promethues需要手动进行配置)
被写入prometheus需要开启web.enable-remote-write-receiver，表示本prometheus接受来着其他prometheus的远程写入
部署模式采用Agent模式，参数配置对接第三方，数据上报地址为远端存储的地址。如果远端是prometheus-server，可以填写: http://ip:port/api/v1/write
查看kube-prometheus-stack agent日志，确认remote write成功
