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Tutorial de Prometheus – Monitorización de sistemas

4 marzo 2021

Tabla de contenidos

¿Qué es Prometheus?

Prometheus es una aplicación opensource para monitorizar el rendimiento de uno o más sistemas informáticos.

Por ejemplo, podemos recolectar métricas sobre el consumo de CPU, memoria, rendimiento del disco tanto del sistema operativo como de contenedores con kubernetes, rendimiento de un servidor WEB, de bases de datos MySQL, y muchísimas métricas de todo tipo para luego visualizarlas en una gráfica que provee el propio Prometheus o por medio de otras herramientas como Grafana.

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Configuración y uso de Prometheus en Linux

Instalación de Prometheus

Para hacer esta prueba voy a instalar la aplicación en un Linux CentOS 7.6.

Creación de directorios y descarga de software

mkdir /opt/Prometheus /etc/prometheus /var/lib/prometheus
cd /opt/Prometheus
wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.10.0/prometheus-2.10.0.linux-amd64.tar.gz
tar xvzf prometheus-2.10.0.linux-amd64.tar.gz [[email protected] Prometheus]# pwd
/opt/Prometheus
[[email protected] Prometheus]# ll
total 117908
drwxr-xr-x. 2 3434 3434 38 May 25 13:54 console_libraries
drwxr-xr-x. 2 3434 3434 173 May 25 13:54 consoles
-rw-r--r--. 1 3434 3434 11357 May 25 13:54 LICENSE
-rw-r--r--. 1 3434 3434 2770 May 25 13:54 NOTICE
-rwxr-xr-x. 1 3434 3434 74561203 May 25 12:29 prometheus
-rw-r--r--. 1 3434 3434 926 May 25 13:54 prometheus.yml
-rwxr-xr-x. 1 3434 3434 46152675 May 25 12:31 promtool
[[email protected] Prometheus]#

Creación del usuario de aplicación

[[email protected] Prometheus]# useradd --shell /bin/false prometheus
[[email protected] Prometheus]# id prometheus
uid=1001(prometheus) gid=1001(prometheus) groups=1001(prometheus)
[[email protected] Prometheus]#

Fichero de configuración del servidor de Prometheus

Definimos la IP y el puerto de escucha del servidor de Prometheus. En este caso, por cualquier IP local del servidor y el puerto 9090:

[[email protected] ~]# cat /etc/prometheus/prometheus.yml
global: scrape_interval: 10s scrape_configs: - job_name: 'prometheus_master' scrape_interval: 5s static_configs: - targets: ['*:9090']
[[email protected] ~]#

Configuración del servicio de sistema

Lo que queremos es que Prometheus arranque automáticamente con el boot del sistema operativo:

[[email protected] ~]# cat /etc/systemd/system/prometheus.service
[Unit]
Description=Prometheus
Wants=network-online.target
After=network-online.target [Service]
User=prometheus
Group=prometheus
Type=simple
ExecStart=/opt/Prometheus/prometheus \
--config.file /etc/prometheus/prometheus.yml \
--storage.tsdb.path /var/lib/prometheus/ \
--web.console.templates=/opt/Prometheus/consoles \
--web.console.libraries=/opt/Prometheus/console_libraries [Install]
WantedBy=multi-user.target
[[email protected] ~]# [[email protected] ~]# chown -R prometheus:prometheus /opt/Prometheus /etc/prometheus /var/lib/prometheus
[[email protected] ~]# [[email protected] ~]# systemctl daemon-reload
[[email protected] ~]# systemctl enable prometheus
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/prometheus.service to /etc/systemd/system/prometheus.service.
[[email protected] ~]# systemctl start Prometheus
[[email protected] ~]# systemctl status prometheus
● prometheus.service - Prometheus Loaded: loaded (/etc/systemd/system/prometheus.service; enabled; vendor preset: disabled) Active: active (running) since Wed 2019-06-12 10:25:47 UTC; 4s ago Main PID: 4168 (prometheus) CGroup: /system.slice/prometheus.service └─4168 /opt/Prometheus/prometheus --config.file /etc/prometheus/prometheus.yml --storage.tsdb.path /var/lib/prometheus/ --web.console.templates=/opt/Prometheus/consoles --web.console.... Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.080Z caller=main.go:324 host_details="(Linux 3.10.0-957.21.2.el7.x86_64 #1 SMP Wed Jun 5 14:26:44 UTC ...heus (none))"
Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.080Z caller=main.go:325 fd_limits="(soft=1024, hard=4096)"
Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.080Z caller=main.go:326 vm_limits="(soft=unlimited, hard=unlimited)"
Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.086Z caller=main.go:645 msg="Starting TSDB ..."
Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.094Z caller=main.go:660 fs_type=XFS_SUPER_MAGIC
Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.094Z caller=main.go:661 msg="TSDB started"
Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.094Z caller=main.go:730 msg="Loading configuration file" filename=/etc/prometheus/prometheus.yml
Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.096Z caller=web.go:417 component=web msg="Start listening for connections" address=0.0.0.0:9090
Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.187Z caller=main.go:758 msg="Completed loading of configuration file" filename=/etc/prometheus/prometheus.yml
Jun 12 10:25:47 prometheus prometheus[4168]: level=info ts=2019-06-12T10:25:47.187Z caller=main.go:614 msg="Server is ready to receive web requests."
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.
[[email protected] ~]# [[email protected] ~]# lsof -i:9090
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
prometheu 4214 prometheus 6u IPv6 30070 0t0 TCP *:websm (LISTEN)
prometheu 4214 prometheus 8u IPv4 30073 0t0 TCP localhost:53314->localhost:websm (ESTABLISHED)
prometheu 4214 prometheus 10u IPv6 30075 0t0 TCP localhost:websm->localhost:53314 (ESTABLISHED)
[[email protected] ~]#

Acceso a la URL de servicio

Una vez que el servicio de Prometheus ya está arrancado, podemos acceder a la URL donde consultar las métricas de rendimiento. En nuestro caso http://localhost:9090.

URL de acceso a las graficas de Prometheus para monitorizar el rendimiento de sistemas LinuxURL de acceso a las graficas de Prometheus para monitorizar el rendimiento de sistemas Linux

Exporters

Prometheus es capaz de recoger métricas desde servidores remotos donde instalamos un módulo llamado node_exporter.

Existen muchos módulos o exporters diferentes para monitorizar servicios remotos. Por ejemplo, para monitorizar una base de datos MySQL, un servicio HA Proxy, un memcache, etc. Por lo tanto, si quisiéramos monitorizar una base de datos MySQL, nos descargaríamos el exporter correspondiente desde https://prometheus.io/download/ y habilitaríamos el servicio para poder recoger las métricas desde el servidor.

Descarga de exporters de PrometheusDescarga de exporters de Prometheus

Ejemplo de uso de un Exporter (MySQL)

A modo de ejemplo, si quisiéramos configurar el exporter o monitor de MySQL, seguiríamos las siguientes instrucciones:

  • Creamos el usuario y movemos los archivos del módulo a la ubicación que queramos:
useradd -rs /bin/false mysqld_exporter
mv mysqld_exporter-0.11.0.linux-amd64/mysqld_exporter /usr/bin
chown mysqld_exporter:mysqld_exporter /usr/bin/mysqld_exporter
  • Creamos el directorio del exporter de MySQL
mkdir -p /etc/mysql_exporter
  • Creamos una contraseña de acceso:
vi /etc/mysql_exporter/.my.cnf [client]
user=mysqlexporter
password=contraseña_secreta chown -R mysqld_exporter:mysqld_exporter /etc/mysql_exporter
chmod 600 /etc/mysql_exporter/.my.cnf
  • Creamos el servicio que arrancará con el sistema:
vi /etc/systemd/system/mysql_exporter.service [Unit]
Description=MySQL Server fosslinux
After=network.target [Service]
User=mysqld_exporter
Group=mysqld_exporter
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/mysqld_exporter \
--config.my-cnf="/etc/mysql_exporter/.my.cnf"
Restart=always [Install]
WantedBy=multi-user.target
Reload the system daemon. systemctl daemon-reload
Enable mysql_exporter on system boot. systemctl enable mysql_exporter systemctl start mysql_exporter
  • Una vez configurado el servicio, ya podremos acceder a las métricas a través de la URL configurada http://Server_IP:9104/metrics.

Monitorización del Rendimiento del Sistema Operativo con el exporter Node_Exporter

Siguiendo el mismo ejemplo que para el exporter de MySQL, uno de los «exporters» más importantes y utilizados es el Node_Exporter, que sirve para monitorizar el rendimiento del sistema operativo (CPU, Memoria, Disco, etc.).

Para instalarlo, he querido modificar un poco la estructura anterior para organizar todos los exporters en un directorio común de Prometheus. Es decir, he descargado el node_exporter en:

[[email protected] exporters]# useradd -rs /bin/false node_exporter
[[email protected] node_exporter]# pwd
/opt/Prometheus/exporters/node_exporter
[[email protected] node_exporter]# ll
total 18740
-rw-r--r-- 1 prometheus prometheus 11357 Feb 13 05:42 LICENSE
-rwxr-xr-x 1 prometheus prometheus 19170241 Feb 13 05:31 node_exporter
-rw-r--r-- 1 prometheus prometheus 463 Feb 13 05:42 NOTICE
[[email protected] node_exporter]# 

Por lo tanto, el servicio a configurar tiene que apuntar a esta ruta:

[[email protected] node_exporter]# cat /etc/systemd/system/node_exporter.service
[Unit]
Description=Node Exporter
After=network.target [Service]
User=node_exporter
Group=node_exporter
Type=simple
ExecStart=/opt/Prometheus/exporters/node_exporter/node_exporter [Install]
WantedBy=multi-user.target
[[email protected] node_exporter]# systemctl start node_exporter

Como el servicio lo he configurado localmente, es decir, en el mismo servidor donde tengo configurado la consola de monitorización, configuro el fichero prometheus.yml, de la siguiente manera:

[[email protected] node_exporter]# cat /etc/prometheus/prometheus.yml
global: scrape_interval: 10s scrape_configs: - job_name: 'prometheus_master' scrape_interval: 5s static_configs: - targets: ['*:9090'] - job_name: 'node_exporter_metrics' scrape_interval: 5s static_configs: - targets: ['localhost:9100']
[[email protected] node_exporter]# 

El node_exporter escucha por el puerto 9100.

Seguidamente, reiniciamos el servicio de Prometheus para que adquiera la nueva configuración:

[[email protected] node_exporter]# systemctl restart prometheus

Si queremos conocer todas las métricas que tiene el Node_Exporter, accederemos a la URL del servicio, por ejemplo, http://localhost:9100

Prometheus - Metricas Node_ExporterPrometheus - Metricas Node_Exporter

El siguiente paso será elegir bien las métricas o las consultas que queremos obtener.

Guía oficial de Node_Exporter

Monitorización de la CPU del sistema operativo

Uso de CPU

Utilizaremos la fórmula:

rate(node_cpu_seconds_total{mode="system"}[1m])
Prometheus - Node_Exporter - Monitorizacion del uso de CPU en LinuxPrometheus - Node_Exporter - Monitorizacion del uso de CPU en Linux

Si queremos consultar un hostname o instancia específica, indicaremos el nombre o la IP y puerto de la instancia en concreto:

rate(node_cpu_seconds_total{mode="system", instance="localhost:9100"}[1m])

Si lo queremos con porcentajes de uso de CPU, utilizaremos:

rate(node_cpu_seconds_total{mode="system"}[1m]) * 100
Prometheus - Node_Exporter - Porcentaje de uso de CPUPrometheus - Node_Exporter - Porcentaje de uso de CPU

Carga de CPU (Load)

Si queremos conocer el nivel de carga (load) del servidor en cada momento, tenemos tres métricas que lo miden cada cinco, diez y quince minutos (load1, load5 y load15).

Prometheus - Node_Exporter Load CPUPrometheus - Node_Exporter Load CPU

Para apuntar a un servidor específico, utilizaremos node_load1{instance=»localhost:9100″}

Identificar los procesos que más CPU consumen

Para ello, tenemos que instalar un nuevo exporter llamado process_exporter.

  • Configuración del servicio
[[email protected] ~]# cat /etc/systemd/system/process_exporter.service
[Unit]
Description=Process Exporter
After=network.target [Service]
User=node_exporter
Group=node_exporter
Type=simple
ExecStart=/opt/Prometheus/exporters/process_exporter/process-exporter --config.path /opt/Prometheus/exporters/process_exporter/config.yml [Install]
WantedBy=multi-user.target
[[email protected] ~]# 
  • Fichero de configuración del exporter:
[[email protected] ~]# cat /opt/Prometheus/exporters/process_exporter/config.yml
process_names: - name: "{{.Comm}}" cmdline: - '.+'
[[email protected] ~]# 
  • Fichero de configuración de Prometheus (/etc/prometheus/prometheus.yml):
 job_name: 'process_exporter_metrics' scrape_interval: 5s static_configs: - targets: ['localhost:9256']
  • Reiniciamos los servicios:
systemctl daemon-reload
systemctl start process_exporter
systemctl restart prometheus
  • Consultamos cuáles son los procesos más consumidores de CPU:

Número de procesos (namedprocess_namegroup_num_procs)

Prometheys - Process_Exporter - Obtener los procesos que más CPU consumenPrometheys - Process_Exporter - Obtener los procesos que más CPU consumen

Para consultar las métricas de un servidor específico: namedprocess_namegroup_num_procs{instance=»localhost:9256″}

Consumo de CPU (namedprocess_namegroup_cpu_seconds_total)

Prometheus -Process_Exporter - Tiempo de uso de CPU para cada procesoPrometheus -Process_Exporter - Tiempo de uso de CPU para cada proceso

Para consultar las métrias de un servidor específico: namedprocess_namegroup_cpu_seconds_total{instance=»localhost:9256″}

Porcentaje de uso de Memoria del sistema operativo

En este caso utilizaremos la fórmula siguiente formula para la RAM:

(1 - (node_memory_MemFree_bytes / (node_memory_MemTotal_bytes)))* 100 o para un servidor específico: (1 - (node_memory_MemFree_bytes{instance="localhost:9100"} / (node_memory_MemTotal_bytes{instance="localhost:9100"})))* 100
Prometheus - Node-Exporter - Porcentaje del uso de memoria del sistema operativoPrometheus - Node-Exporter - Porcentaje del uso de memoria del sistema operativo

Para el swap, el cálculo sería el siguiente:

(1 - (node_memory_SwapFree_bytes / (node_memory_SwapTotal_bytes)))* 100 o para un servidor específico: (1 - (node_memory_SwapFree_bytes{instance="localhost:9100"} / (node_memory_SwapTotal_bytes{instance="localhost:9100"})))* 100
Prometheus - Node_Exporter - Porcentaje de memoria swap usada en LinuxPrometheus - Node_Exporter - Porcentaje de memoria swap usada en Linux

Identificar los procesos que más memoria consumen

Anteriormente ya habíamos configurado el exporter process_exporter. Podremos utilizar la métrica namedprocess_namegroup_memory_bytes para extraer los procesos que más memoria consumen:

Prometheus - Prcoess_Exporter - Identificar los procesos que mas memoria consumenPrometheus - Prcoess_Exporter - Identificar los procesos que mas memoria consumen

Rendimiento de los discos

Medir la velocidad de lectura en disco

Utilizaremos el cálculo de dos métricas:

node_disk_read_bytes_total / node_disk_read_time_seconds_total o para un servidor específico node_disk_read_bytes_total{instance="localhost:9100"} / node_disk_read_time_seconds_total{instance="localhost:9100"}
Prometheus - Node_Exporter - Velocidad de lectura en discoPrometheus - Node_Exporter - Velocidad de lectura en disco

Medir la velocidad de escritura en disco

Siguiendo el ejemplo anterior, esta vez, utilizaremos estas otras dos métricas:

node_disk_written_bytes_total / node_disk_write_time_seconds_total o para un servidor específico node_disk_written_bytes_total{instance="localhost:9100"} / node_disk_write_time_seconds_total{instance="localhost:9100"}
Prometheus - Node_Exporter - Velocidad de escritura en discoPrometheus - Node_Exporter - Velocidad de escritura en disco

Rendimiento de la red y detección de errores

Con Node_Exporter, también podemos medir la velocidad de la red y si tenemos algún error en alguna de las tarjetas de red.

Velocidad de descarga (bytes recibidos)

Utilizaremos la métrica node_network_receive_bytes_total (o node_network_receive_bytes_total{instance=»localhost:9100″}).

Prometheus - Node_Exporter - Velocidad de descarga de la redPrometheus - Node_Exporter - Velocidad de descarga de la red

Podemos utilizar la métrica node_network_receive_errs_total para saber si tenemos errores a la hora de recibir datos en nuestra red.

Velocidad de upload (bytes enviados)

En este caso utilizaremos la métrica node_network_speed_bytes.

Prometheus - Node_Exporter - Velocidad de upload de la redPrometheus - Node_Exporter - Velocidad de upload de la red

Podemos utilizar la métrica node_network_transmit_errs_total (o node_network_transmit_errs_total{instance=»localhost:9100″}) para saber si tenemos errores a la hora de enviar datos en nuestra red.

¿Dónde guarda los datos Prometheus?

Por defecto, Prometheus guarda sus datos en el directorio /var/lib/prometheus.

[[email protected] prometheus]# pwd
/var/lib/prometheus
[[email protected] prometheus]# ll
total 12
drwxr-xr-x 3 prometheus prometheus 68 Feb 28 04:46 01EZKBXAGZMY4KWMGJ58QNQP9E
drwxr-xr-x 3 prometheus prometheus 68 Feb 28 04:46 01EZKBXC79N501B9VJXYCZT841
drwxr-xr-x 3 prometheus prometheus 68 Feb 28 07:46 01EZKP6X6HHFJBZ990HQBABCTC
drwxr-xr-x 3 prometheus prometheus 68 Feb 28 08:00 01EZKPZM70Q64J9NHTM1NTJ1N3
drwxr-xr-x 2 prometheus prometheus 76 Feb 28 08:57 chunks_head
-rw-r--r-- 1 prometheus prometheus 0 Feb 27 18:44 lock
-rw-r--r-- 1 prometheus prometheus 20001 Feb 28 08:59 queries.active
drwxr-xr-x 3 prometheus prometheus 113 Feb 28 08:57 wal
[[email protected] prometheus]# 

No obstante, cuando creamos el servicio de arranque de Prometheus, podemos modificar tanto el directorio de almacenamiento como la retención de datos expresada en días o en espacio de disco.

[[email protected] ~]# cat /etc/systemd/system/prometheus.service
[Unit]
Description=Prometheus
Wants=network-online.target
After=network-online.target [Service]
User=prometheus
Group=prometheus
Type=simple
ExecStart=/opt/Prometheus/prometheus \
--config.file /etc/prometheus/prometheus.yml \
--storage.tsdb.path /var/lib/prometheus/ \
--storage.tsdb.retention.time=1y \
--storage.tsdb.retention.size=10G \
--web.console.templates=/opt/Prometheus/consoles \
--web.console.libraries=/opt/Prometheus/console_libraries [Install]
WantedBy=multi-user.target
[[email protected] ~]#

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