prometheus-入门与安装

Prometheus 入门与安装

一、什么是 Prometheus？

Prometheus（普罗米修斯）是一款开源的系统监控和告警工具，最初由 SoundCloud 开发，2016 年加入 CNCF（云原生计算基金会），是继 Kubernetes 之后的第二个毕业项目。

官网：https://prometheus.io/docs/introduction/overview/

核心特点

特性	说明
多维数据模型	基于时间序列，通过 metric 名和 key-value 标签区分数据
PromQL 查询语言	灵活的数据查询和聚合
拉取（Pull）模式	主动从目标端抓取指标数据
服务发现	支持 Kubernetes、Consul、DNS 等多种自动发现
独立部署	无外部依赖，单二进制文件即可运行
告警体系	通过 Alertmanager 实现告警分组、抑制、静默

架构概览

复制代码

+-------------------+      +-------------------+
|   Exporter /      |      |   Exporter /      |
|   被监控服务      |      |   被监控服务       |
+--------+----------+      +--------+----------+
         |                          |
         | HTTP GET /metrics        | HTTP GET /metrics
         v                          v
+---------------------------------------------------+
|                Prometheus Server                  |
|  +------------+  +------------+  +------------+   |
|  | 抓取模块   |  | 存储引擎   |  | HTTP API   |   |
|  +------------+  +------------+  +------------+   |
|  +------------+  +------------+                    |
|  | 告警评估   |  | 服务发现   |                    |
|  +------------+  +------------+                    |
+---------------------------------------------------+
         |
         | 告警推送
         v
+-------------------+
|   Alertmanager    |
+-------------------+

二、核心概念

2.1 指标（Metric）

指标是 Prometheus 监控的核心，每个指标由以下部分组成：

复制代码

<metric_name>{<label_name>=<label_value>, ...}  <value>  <timestamp>

示例：

复制代码

http_requests_total{method="GET", endpoint="/api", status="200"} 1024 1695000000

2.2 指标类型

类型	说明	示例
Counter	只增不减的计数器	请求总数、错误总数
Gauge	可增可减的测量值	当前内存使用率、在线人数
Histogram	直方图，统计分布	请求延迟分布、响应大小分布
Summary	类似直方图，但计算分位数	请求延迟的 P99

2.3 作业（Job）与实例（Instance）

Instance ：一个被抓取的目标端点（如 192.168.1.1:9090）
Job ：一组同类型 Instance 的集合（如 node-exporter）

三、安装 Prometheus

3.1 环境要求

Linux
2GB+ 内存（推荐 4GB）
10GB+ 磁盘（取决于数据量）

3.2 下载与解压

bash 复制代码

# 1. 访问 https://prometheus.io/download/ 获取最新版本
# 以 Linux amd64 为例（请替换为最新版本号）
wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.53.0/prometheus-2.53.0.linux-amd64.tar.gz

# 2. 解压
tar xvf prometheus-2.53.0.linux-amd64.tar.gz

# 3. 进入目录
cd prometheus-2.53.0.linux-amd64

解压后目录结构：

复制代码

prometheus-2.53.0.linux-amd64/
├── prometheus          # 主程序
├── promtool            # 工具（配置文件校验等）
├── prometheus.yml      # 默认配置文件
├── consoles/           # 控制台模板
├── console_libraries/  # 控制台模板库
├── LICENSE
├── NOTICE
└── data/               # 数据存储目录（启动后自动创建）

3.3 配置文件说明

Prometheus 主配置文件 prometheus.yml：

yaml 复制代码

# 全局配置
global:
  scrape_interval: 15s      # 默认抓取间隔
  evaluation_interval: 15s  # 告警规则评估间隔
  scrape_timeout: 10s       # 抓取超时时间

# 告警配置
alerting:
  alertmanagers:
    - static_configs:
        - targets:
          # - alertmanager:9093

# 告警规则文件
rule_files:
  # - "first_rules.yml"
  # - "second_rules.yml"

# 抓取配置
scrape_configs:
  # Prometheus 自身监控
  - job_name: "prometheus"
    static_configs:
      - targets: ["localhost:9090"]

3.4 启动 Prometheus

bash 复制代码

# 前台启动（测试用）
./prometheus --config.file=prometheus.yml

# 后台启动（生产用）
nohup ./prometheus --config.file=prometheus.yml > prometheus.log 2>&1 &

# 或者使用 systemd 管理（推荐）

# 查找 prometheus 的进程ID
ps aux | grep prometheus | grep -v grep

# 或者更精确地查找
pgrep -f "prometheus --config.file=prometheus.yml"

# 使用 kill 命令停止（优雅停止）
kill <PID>

# 如果进程不响应，可以强制停止（不推荐）
kill -9 <PID>

访问 http://你的IP:9090 即可看到 Prometheus Web UI。

四、安装 Node Exporter（采集主机指标）

Node Exporter 用于采集 Linux 主机的系统指标（CPU、内存、磁盘、网络等）。

bash 复制代码

# 下载
wget https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v1.8.1/node_exporter-1.8.1.linux-amd64.tar.gz

# 解压
tar xvf node_exporter-1.8.1.linux-amd64.tar.gz
cd node_exporter-1.8.1.linux-amd64

# 启动
nohup ./node_exporter > node_exporter.log 2>&1 &

验证采集：

bash 复制代码

curl http://localhost:9100/metrics

配置 Prometheus 抓取 Node Exporter

在 prometheus.yml 的 scrape_configs 中添加：

yaml 复制代码

  - job_name: "node_exporter"
    static_configs:
      - targets: ["localhost:9100"]

重启 Prometheus 后，Web UI 的 Status → Targets 中即可看到新目标。

五、PromQL 快速入门

5.1 基础查询

promql 复制代码

# 查询所有指标
node_cpu_seconds_total

# 带标签过滤
node_cpu_seconds_total{mode="idle"}

# 范围查询（过去5分钟）
node_cpu_seconds_total[5m]

5.2 常用函数

promql 复制代码

# 增长率（适合 Counter 类型）
rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[1m])

# 平均值
avg(rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[1m]))

# Top N
topk(3, node_memory_MemAvailable_bytes)

# 内存使用率
(1 - node_memory_MemAvailable_bytes / node_memory_MemTotal_bytes) * 100

5.3 实用查询示例

promql 复制代码

# CPU 使用率（排除 idle）
100 - (avg by(instance) (rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])) * 100)

# 内存使用率
(1 - node_memory_MemAvailable_bytes / node_memory_MemTotal_bytes) * 100

# 磁盘使用率
node_filesystem_avail_bytes{mountpoint="/"} / node_filesystem_size_bytes{mountpoint="/"} * 100

# 网络流量（1分钟平均）
rate(node_network_receive_bytes_total[1m])

六、Docker 部署（快速体验）

单机运行

bash 复制代码

docker run -d \
  --name prometheus \
  -p 9090:9090 \
  -v $(pwd)/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml \
  prom/prometheus

Docker Compose（Prometheus + Node Exporter）

yaml 复制代码

version: "3.8"

services:
  prometheus:
    image: prom/prometheus:latest
    container_name: prometheus
    ports:
      - "9090:9090"
    volumes:
      - ./prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml
      - prometheus_data:/prometheus
    command:
      - "--config.file=/etc/prometheus/prometheus.yml"
      - "--storage.tsdb.path=/prometheus"
    restart: unless-stopped

  node_exporter:
    image: prom/node-exporter:latest
    container_name: node_exporter
    ports:
      - "9100:9100"
    restart: unless-stopped

volumes:
  prometheus_data:

七、生产部署建议

建议项	说明
存储保留时间	默认15天，通过 `--storage.tsdb.retention.time` 配置
资源限制	设置 systemd 或容器的内存/CPU 上限
数据持久化	使用独立磁盘或云盘，避免与系统盘共用
高可用	双实例运行 + 相同抓取配置，通过负载均衡访问
远程存储	数据量较大时接入 Thanos、VictoriaMetrics 或 Cortex
安全	使用 `--web.basic-auth` 或反向代理添加认证
告警	配置 Alertmanager，对接钉钉/企微/飞书/Slack 通知

常用启动参数

bash 复制代码

./prometheus \
  --config.file=/etc/prometheus/prometheus.yml \
  --storage.tsdb.path=/data/prometheus \
  --storage.tsdb.retention.time=30d \
  --storage.tsdb.retention.size=50GB \
  --web.listen-address=0.0.0.0:9090 \
  --web.enable-lifecycle \
  --log.level=info

--web.enable-lifecycle 允许通过 API 热加载配置：

bash 复制代码

curl -X POST http://localhost:9090/-/reload

八、验证安装

bash 复制代码

# 检查 Prometheus 自身指标
curl http://localhost:9090/metrics

# 检查 Web UI
# 浏览器打开 http://localhost:9090

# 在 Web UI 中执行测试查询
prometheus_target_interval_length_seconds

# 检查抓取目标状态
# Status → Targets，确认所有目标 UP

九、常见问题

Q1：启动报错 "open /data/queries.active: permission denied"

数据目录权限问题：

bash 复制代码

sudo chown -R prometheus:prometheus /var/lib/prometheus

Q2：Target 状态为 DOWN

确认 Exporter 已启动且端口可达
检查防火墙规则
确认 scrape_timeout 是否太短

Q3：磁盘空间增长过快

调整存储参数：

bash 复制代码

--storage.tsdb.retention.time=7d
--storage.tsdb.retention.size=20GB