Kubernetesの全NodeをPrometheusで監視する方法

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概要

Kubernetesでは、登録してあるNodeでPodが実行されます。

Podは、Kubernetesの用語で稼働するコンテナをまとめたもので、コンテナがひとつの場合もあれば複数の場合もあります。

そのため、Kubernetesの監視ではそのNodeを監視することになります。

ここでは、Prometheusを使ってNodeのメトリクスを監視する方法について紹介します。

環境

  • Kubernetes 1.8

方法

KubernetesのPodとしてPrometheusを実行すると、稼働しているexporterのPodを、設定にもよりますがかなり簡単に判別して情報を取得することができます。

なので、まず最初に全てのNodeでひとつずつexporterとして、node_exporterのPodを稼働させ、次に設定を加えたPrometheusのPodを稼働させます。

ちなみに、コンテナとしてnode_exporterを使うのにNodeのメトリクスを取得できることに疑問を感じるかもしれませんが、DockerのコンテナではホストとCPUやメモリを共有しているので、コンテナからホストのメトリクスを取得することができます。

node_exporterの起動

全てのNodeでひとつずつPodを起動するには、DaemonSetを使用します。

DaemonSetを使用するyamlファイルは次のものになります。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: node-exporter
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-exporter
      annotations:
        prometheus.io/scrape: 'true'
        prometheus.io/port: '9100'
        prometheus.io/path: /metrics
    spec:
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:latest
        imagePullPolicy: Always
        ports:
        - containerPort: 9100
      hostNetwork: true
      hostPID: true

nameやappの値などは適当に変更してください。

このyamlの内容をnode-exporter.ymlなどの名前で保存して次のコマンドを実行し、node_exporterを稼働させます。

kubectl create -f node-exporter.yml

Prometheusの起動

データの永続化

Prometheusで収集した情報は、永続化させてPodを削除したときや作り直したときに消去されないようにするべきです。

そこで、まず最初にストレージを確保するために、PersistentVolumeとPersistentVolumeClaimを作成します。

ここでは、ストレージをnfsとして確保します。もし、クラウドサービスなどの使っていてそのクラウドサービスのストレージを使うという場合は、適当なもので設定を置き換えてください。

では、PersistentVolumeを作成するために次のyamlを使います。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: prometheus-pv
  labels:
    name: prometheus-pv
spec:
  capacity:
    storage: "5Gi"
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  nfs:
    server: *****
    path: /***

nfsのserverやpathの値などの情報は適当に変えてください。

yamlの内容をprometheus-pv.ymlなどのファイル名で保存します。

次にPersistentVolumeClaimを用意します。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: prometheus-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: "5Gi"
  selector:
    matchLabels:
      name: prometheus-pv

yamlの内容をprometheus-pvc.ymlなどのファイル名で保存します。

最後に、yamlを元に作成します。

kubectl create -f promethus-pv.yml
kubectl create -f prometheus-pvc.yml

設定ファイル

次に、Prometheusの設定ファイルを用意します。

KubernetesのPodとして動かすための設定があるため、設定は結構長いものとなります。

設定は、ConfigMapとして作成しそれをPrometheusでマウントします。

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: prometheus
data:
  prometheus.yml: |
    global:
      scrape_interval:     15s
      evaluation_interval: 15s

    scrape_configs:
    - job_name: 'kubernetes-apiservers'

      kubernetes_sd_configs:
      - role: endpoints

      scheme: https

      tls_config:
        ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
        insecure_skip_verify: true
      bearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token

      relabel_configs:
      - source_labels: [__meta_kubernetes_namespace, __meta_kubernetes_service_name, __meta_kubernetes_endpoint_port_name]
        action: keep
        regex: default;kubernetes;https

    - job_name: 'kubernetes-nodes'
      tls_config:
        insecure_skip_verify: true
        ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
      bearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token

      kubernetes_sd_configs:
      - role: node

      relabel_configs:
      - action: labelmap
        regex: __meta_kubernetes_node_label_(.+)
      - target_label: __address__
        replacement: kubernetes.default.svc:443
      - source_labels: [__meta_kubernetes_node_name]
        regex: (.+)
        target_label: __metrics_path__
        replacement: /api/v1/nodes/${1}/proxy/metrics

    - job_name: 'kubernetes-cadvisor'

      scheme: https

      tls_config:
        insecure_skip_verify: true
        ca_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
      bearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token

      kubernetes_sd_configs:
      - role: node

      relabel_configs:
      - action: labelmap
        regex: __meta_kubernetes_node_label_(.+)
      - target_label: __address__
        replacement: kubernetes.default.svc:443
      - source_labels: [__meta_kubernetes_node_name]
        regex: (.+)
        target_label: __metrics_path__
        replacement: /api/v1/nodes/${1}/proxy/metrics/cadvisor
    - job_name: 'kubernetes-service-endpoints'

      kubernetes_sd_configs:
      - role: endpoints

      relabel_configs:
      - source_labels: [__meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_scrape]
        action: keep
        regex: true
      - source_labels: [__meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_scheme]
        action: replace
        target_label: __scheme__
        regex: (https?)
      - source_labels: [__meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_path]
        action: replace
        target_label: __metrics_path__
        regex: (.+)
      - source_labels: [__address__, __meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_port]
        action: replace
        target_label: __address__
        regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+)
        replacement: $1:$2
      - action: labelmap
        regex: __meta_kubernetes_service_label_(.+)
      - source_labels: [__meta_kubernetes_namespace]
        action: replace
        target_label: kubernetes_namespace
      - source_labels: [__meta_kubernetes_service_name]
        action: replace
        target_label: kubernetes_name

    - job_name: 'kubernetes-services'

      metrics_path: /probe
      params:
        module: [http_2xx]

      kubernetes_sd_configs:
      - role: service

      relabel_configs:
      - source_labels: [__meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_probe]
        action: keep
        regex: true
      - source_labels: [__address__]
        target_label: __param_target
      - target_label: __address__
        replacement: blackbox-exporter.example.com:9115
      - source_labels: [__param_target]
        target_label: instance
      - action: labelmap
        regex: __meta_kubernetes_service_label_(.+)
      - source_labels: [__meta_kubernetes_namespace]
        target_label: kubernetes_namespace
      - source_labels: [__meta_kubernetes_service_name]
        target_label: kubernetes_name

    - job_name: 'kubernetes-ingresses'

      metrics_path: /probe
      params:
        module: [http_2xx]

      kubernetes_sd_configs:
        - role: ingress

      relabel_configs:
        - source_labels: [__meta_kubernetes_ingress_annotation_prometheus_io_probe]
          action: keep
          regex: true
        - source_labels: [__meta_kubernetes_ingress_scheme,__address__,__meta_kubernetes_ingress_path]
          regex: (.+);(.+);(.+)
          replacement: ${1}://${2}${3}
          target_label: __param_target
        - target_label: __address__
          replacement: blackbox-exporter.example.com:9115
        - source_labels: [__param_target]
          target_label: instance
        - action: labelmap
          regex: __meta_kubernetes_ingress_label_(.+)
        - source_labels: [__meta_kubernetes_namespace]
          target_label: kubernetes_namespace
        - source_labels: [__meta_kubernetes_ingress_name]
          target_label: kubernetes_name

    - job_name: 'kubernetes-pods'

      kubernetes_sd_configs:
      - role: pod

      relabel_configs:
      - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_scrape]
        action: keep
        regex: true
      - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_path]
        action: replace
        target_label: __metrics_path__
        regex: (.+)
      - source_labels: [__address__, __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_port]
        action: replace
        regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+)
        replacement: $1:$2
        target_label: __address__
      - action: labelmap
        regex: __meta_kubernetes_pod_label_(.+)
      - source_labels: [__meta_kubernetes_namespace]
        action: replace
        target_label: kubernetes_namespace
      - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_name]
        action: replace
        target_label: kubernetes_pod_name

ほとんどがKubernetesのNodeで動いているPodを調べるための設定です。

このyamlをprometheus-configmap.ymlなどで保存して、次のコマンドでConfigMapを作成します。

kubectl create -f prometheus-configmap.yml

起動

やっとPrometheusを起動するための準備が終わりました。

Prometheusの起動は、Deploymentを使います。

yamlは次のようになります。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: prometheus
  labels:
    app: prometheus
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: prometheus
  template:
    metadata:
      labels:
        app: prometheus
      annotations:
        prometheus.io/scrape: 'true'
        prometheus.io/port: '9090'
        prometheus.io/path: /metrics
    spec:
      containers:
        - image: prom/prometheus
          name: prometheus
          args: [ "--storage.tsdb.path=/prometheus-data", "--config.file=/etc/prometheus/prometheus.yml", "--storage.tsdb.no-lockfile" ]
          volumeMounts:
            - name: config
              mountPath: /etc/prometheus
            - name: prometheus-persistent-storage
              mountPath: /prometheus-data
      volumes:
        - name: config
          configMap:
            name: prometheus
        - name: prometheus-persistent-storage
          persistentVolumeClaim:
            claimName: prometheus-pvc

yamlをprometheus-deployment.ymlなどの名前で保存し次のコマンドでprometheusを起動します。

kubectl create -f prometheus-deployment.yml

Serviceの用意

Prometheusを起動しただけでもいいのですが、KibanaやGrafanaといったものと連携など、外部からアクセスするにはServiceを用意する必要があります。

ここでは、Kubernetes内で公開するためのServiceのyamlを載せておきます。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: prometheus-service
  name: prometheus-service
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - name: prometheus
      port: 9090
      targetPort: 9090
      protocol: TCP
  selector:
    app: prometheus

まとめ

実際にやってみて、Prometheusで収集した情報を永続化させるための設定が非常に大変でした。

誰かの参考になれば幸いです。

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