Prometheus 如何自动发现 Kubernetes Metrics 接口

前提

很多同学搭建完Prometheus Operator后，并不知道Prometheus是如何发现Kubernetes提供的Metrics接口

Prometheus 配置方式有两种

命令行: 用来配置不可变命令参数，主要是Prometheus运行参数，比如数据存储位置、数据存储时长 (命令行这里就不讲了)
配置文件: 用来配置Prometheus应用参数，比如数据采集、报警对接

服务重载方式

对进程发送信号SIGHUP
HTTP POST请求，需要开启--web.enable-lifecycle选项，curl -X POST http://localhost:9091/-/reload

配置文件

使用yaml格式，下面是文件中一级配置项。自动发现K8s Metrics接口是通过scrape_configs:配置

＃全局配置
global:

＃规则配置主要是配置报警规则
rule_files:

＃抓取配置，主要配置抓取客户端相关
scrape_configs:

＃报警配置
alerting:

＃用于远程存储写配置
remote_write:

＃用于远程读配置
remote_read:

举例说明

下面是获取Pod中metrics接口例子，同理Prometheus可以用这种类似的方式获取 Kubernetes kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler等组件 Metrics 数据

Kubernetes Deployment 配置

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: hello
  namespace: test
  labels:
    app: hello
    name: hello
spec:
  strategy:
    type: RollingUpdate
  revisionHistoryLimit: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: hello
        name: hello
      annotations:
        prometheus.io/scrape: 'true'
        prometheus.io/path: '/metrics'
        prometheus.io/port: '8080'
    spec:
      containers:
      - name: hello
        image: hello:v1
        imagePullPolicy: Always
        ports:
        - containerPort: 8080

Prometheus yaml 配置

global:
  # 间隔时间
  scrape_interval: 30s
  # 超时时间
  scrape_timeout: 10s
  # 另一个独立的规则周期，对告警规则做定期计算
  evaluation_interval: 30s
  # 外部系统标签
  external_labels:
    prometheus: monitoring/k8s
    prometheus_replica: prometheus-k8s-1

# 拉取数据配置，在配置字段内可以配置拉取数据的对象(Targets)，job以及实例
scrape_configs: 
  # 定义job名称，是一个拉取单元 
  - job_name: hello-metrics
    # Prometheus支持的服务发现类，还支持很多种，具体这里不展示
    kubernetes_sd_configs:
    # 角色为pod
    - role: pod
      # 只针对 test namespaces
      namespaces:
        names:
        - test
    # 重新贴标签
    relabel_configs:
    # 源标签
    - source_labels:
      # 匹配来自 pod annotationname prometheus.io/scrape 字段
      - __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_scrape
      # 动作 删除 regex 与串联不匹配的目标 source_labels
      action: keep
      # 通过正式表达式匹配 true
      regex: true
    - source_labels:
      # 匹配来自 pod annotationname prometheus.io/path 字段
      - __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_path
      # regex与串联的匹配source_labels。然后，设置 target_label于replacement与匹配组的引用（${1}，${2}，...）中replacement可以通过值取代。如果regex 不匹配，则不会进行替换
      action: replace
      # 匹配目标指标路径
      target_label: __metrics_path__
      # 匹配全路径
      regex: (.+)
    - source_labels:
      # 匹配出 Pod ip地址和 Port
      - __address__
      - __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_port
      action: replace
      regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+)
      replacement: $1:$2
      target_label: __address__
    - source_labels:
      # 元标签 服务对象的名称空间
      - __meta_kubernetes_namespace
      action: replace
      target_label: kubernetes_namespace
    - source_labels:
      # pod对象的名称
      - __meta_kubernetes_pod_name
      action: replace
      target_label: kubernetes_pod_name

从上面配置可以得出结论， Prometheus 是通过 K8S Deployment 配置中 Pod annotations 来匹配出 Metrics URL 接口。例： http://172.16.10.7:8080/metrics

总结

Prometheus 可以通过匹配 Pod annotations 来获取想要的信息，这只是一种方法。还有其它方法，比如通过 Kubernetes label、Kubernetes endpoints、Kubernetes service等

参考文档

官方文档 https://prometheus.io/docs/prometheus/latest/configuration/configuration/
Prometheus 配置详解 https://www.li-rui.top/2018/11/12/monitor/Prometheus%20%E9%85%8D%E7%BD%AE%E8%AF%A6%E8%A7%A3/

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