基于Python的自动化运维中服务器性能监控与告警

一、基础监控架构设计

监控指标选择
- 核心资源：CPU利用率、内存使用率、磁盘空间与I/O、网络流量、进程状态等。
- 业务指标：HTTP服务状态码、数据库连接数、应用响应时间等。
- 容器化场景：Docker/Kubernetes容器资源使用、Pod健康状态。
工具与库选择
- 数据采集 ：psutil（系统资源）、requests（HTTP状态）、docker（容器监控）。
- 告警通知 ：smtplib（邮件）、requests（Webhook）、twilio（短信）。
- 数据存储与可视化：Prometheus（时序数据库）、Grafana（仪表盘）、InfluxDB（轻量级存储）。

二、核心代码实现与配置

场景1：基础资源监控与告警

python 复制代码

import psutil
import smtplib
from datetime import datetime

def monitor_system(thresholds):
    # 采集指标
    cpu_percent = psutil.cpu_percent(interval=1)
    mem = psutil.virtual_memory()
    disk = psutil.disk_usage('/')

    # 告警判断
    alerts = []
    if cpu_percent > thresholds['cpu']:
        alerts.append(f"CPU使用率过高：{cpu_percent}%")
    if mem.percent > thresholds['mem']:
        alerts.append(f"内存使用率过高：{mem.percent}%")
    if disk.percent > thresholds['disk']:
        alerts.append(f"磁盘使用率过高：{disk.percent}%")

    # 发送告警
    if alerts:
        send_email(alerts)

def send_email(alerts):
    sender = '[email protected]'
    receivers = ['[email protected]']
    message = f"""\
    Subject: 服务器告警 - {datetime.now()}
    \n检测到以下问题：\n""" + "\n".join(alerts)
    
    with smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587) as server:
        server.starttls()
        server.login(sender, 'password')
        server.sendmail(sender, receivers, message)

# 配置阈值与定时执行
if __name__ == "__main__":
    thresholds = {'cpu': 80, 'mem': 85, 'disk': 90}
    monitor_system(thresholds)

配置说明：

使用psutil采集数据，通过SMTP协议发送邮件告警。
定时任务 ：通过crontab每5分钟执行一次脚本：
bash 复制代码
```
*/5 * * * * /usr/bin/python3 /path/to/monitor.py
```

场景2：HTTP服务状态监控

python 复制代码

import requests
import sys

def check_http_status(url, expected_code=200):
    try:
        response = requests.get(url, timeout=10)
        if response.status_code != expected_code:
            send_alert(f"HTTP状态异常：{url} 返回 {response.status_code}")
    except Exception as e:
        send_alert(f"服务不可达：{url}，错误：{str(e)}")

def send_alert(message):
    # 集成Webhook（如钉钉、企业微信）
    webhook_url = "https://oapi.dingtalk.com/robot/send?access_token=xxx"
    headers = {'Content-Type': 'application/json'}
    data = {"msgtype": "text", "text": {"content": message}}
    requests.post(webhook_url, json=data, headers=headers)

# 调用示例
check_http_status("http://example.com/api/health")

扩展配置：

集成Zabbix：将脚本输出作为自定义监控项，配置Trigger触发告警。
Prometheus监控 ：使用prometheus-client库暴露指标，供Prometheus拉取。

场景3：日志分析与异常检测

python 复制代码

import re
from collections import defaultdict

def analyze_logs(log_path, pattern=r'ERROR: (.*)'):
    error_counts = defaultdict(int)
    with open(log_path, 'r') as f:
        for line in f:
            match = re.search(pattern, line)
            if match:
                error_type = match.group(1)
                error_counts[error_type] += 1
    # 触发阈值告警
    for error, count in error_counts.items():
        if count > 10:
            send_alert(f"错误类型 {error} 在日志中出现 {count} 次")

# 示例：监控Nginx错误日志
analyze_logs('/var/log/nginx/error.log')

优化方案：

使用loguru或ELK栈（Elasticsearch+Logstash+Kibana）实现日志聚合。

三、高级场景与集成

容器化监控

使用docker库获取容器状态：

python 复制代码

import docker
client = docker.from_env()
for container in client.containers.list():
    stats = container.stats(stream=False)
    print(f"容器 {container.name} CPU使用率：{stats['cpu_percent']}%")

集成Kubernetes：通过kubernetes库监控Pod资源。

自动化修复

检测到磁盘空间不足时，自动清理旧日志：

python 复制代码

if disk.percent > 90:
    os.system("find /var/log -name '*.log' -mtime +7 -exec rm {} \;")

可视化仪表盘
- Grafana配置：将数据存储至InfluxDB，配置仪表盘展示实时指标。

四、完整工具链推荐

工具/库	用途	文档链接
`psutil`	系统资源采集	psutil.readthedocs.io/
`prometheus-client`	暴露监控指标	pypi.org/project/pro...
`Fabric`	批量远程命令执行	www.fabfile.org/
`AlertManager`	告警路由与去重	prometheus.io/docs/alerti...

五、总结

通过Python实现自动化运维监控，需结合具体场景选择工具链：

基础监控 ：psutil+SMTP告警满足单机需求。
分布式系统：Prometheus+Grafana实现集群监控。
日志与业务监控：正则分析+ELK栈提升排查效率。
自动化修复：检测到问题后触发预定义脚本（如清理文件、重启服务）。

注意事项：

安全性：敏感信息（如密码）应使用环境变量或加密存储。
性能开销：监控脚本需优化资源占用，避免影响业务。
告警收敛：通过AlertManager等工具避免告警风暴。