前言

无论是传统数据中心还是云数据中心，无论是物理机、虚拟机还是容器，整个数据中心的建设都绕不开监控这个话题。优秀的监控系统不仅需要兼容各种设备和环境，还需要具备高性能、高可靠及易运维等特性，Prometheus 正是其中之一。伴随着容器相关技术的兴起，Prometheus 正逐步成为容器监控的标准，并且对于传统应用和设备也有很好的兼容性。

Prometheus由 Go 语言编写而成，采用 Pull 方式获取监控信息，并提供了多维度的数据模型和灵活的查询接口。Prometheus不仅可以通过静态文件配置监控对象，还支持自动发现机制，能够通过 Kubernetes、Consul、DNS 等多种方式动态获取监控对象。在数据采集方面，借助 Go语言的高并发特性，单机 Prometheus可以采集数百个节点的监控数据；在数据存储方面，随着本地时序数据库的不断优化，单机Prometheus 每秒可以采集一千万个指标，如果需要存储大量的历史监控数据，则还支持远端存储。

本书共分为4篇12章，分别讲解Prometheus原理、在传统应用监控和Kubernetes监控中的应用，以及源码和拓展，具体内容如下所述。

第1章主要介绍监控系统的概念和架构设计，并剖析监控系统的内部结构，从程序运行的角度讲解基础资源监控、中间件监控、应用程序监控和日志监控，并将多种监控系统的优缺点进行对比，指出Prometheus独特的优势。

第2章首先介绍Prometheus的相关概念，包括数据指标的定义和分类；然后介绍Prometheus的总体架构和工作原理，包括数据采集、数据处理、数据存储、数据查询及告警；最后讲解Prometheus联邦及Thanos的原理。

第3章主要介绍Prometheus数据存储。首先从历史演进、设计理念、实现原理等多个方面详细介绍Prometheus的本地时序数据库（Prometheus TSDB）；然后介绍Prometheus远端存储的使用方式和实现原理，并以InfluxDB为例，详解Adapter的工作原理。

第4章主要介绍Prometheus exporter的背景、使用方式和工作原理。首先介绍几个常用的exporter，包括Node exporter、Redis exporter、MySQL server exporter的内部构造；然后从源码角度解析exporter，并编写一个简单的exporter。

第 5 章主要介绍 Kubernetes 集群的常用监控方案，包括 Heapster、kube-state-metrics、metrics-server，并介绍将Prometheus应用于Kubernetes集群的优势。

第6章主要介绍Prometheus在Kubernetes集群中的安装和配置。首先介绍如何用常规的手动方式在Kubernetes集群中安装Prometheus；然后介绍Kubernetes中的另一种更高级的监控方案Prometheus Operator的安装和使用，包括添加自定义监控项、添加自定义告警、自动发现配置、数据持久化配置等。

第7章主要介绍Prometheus监控Kubernetes集群服务的一些配置方法。首先介绍手动的静态配置方法，然后介绍如何使用Prometheus中的服务发现机制来自动发现Kubernetes中的Service。

第8章主要介绍 Prometheus 在 Kubernetes 集群中的一些常用监控对象，包括cAdvisor监控、apiserver监控、Service监控、kube-state-metrics监控，并介绍如何使用node-exporter监控Kubernetes集群中的节点。

第9章主要介绍 Prometheus 监控 Kubernetes 集群的数据展示。首先介绍在Kubernetes 集群中安装 Grafana 的方法；然后介绍如何将 Grafana 配置 Prometheus数据源，以及一些常用的 Dashboard 配置方法；并介绍 Grafana 针对 Kubernetes 集群监控的一个常用插件 grafana-kuberentes-app 的安装和使用；最后介绍如何使用Grafana告警，包括邮件告警、钉钉告警等。

第10章主要介绍 Prometheus监控 Kubernetes集群的告警功能。首先介绍如何在Kubernetes集群中安装Prometheus的告警模块AlertManager；然后介绍如何通过ConfigMap 资源对象配置告警规则；最后编写一个 webhook 接收器来处理AlertManager告警数据。

第11章主要对 Prometheus源码进行分析，涉及Prometheus数据采集、规则管理、通知管理、存储管理和查询引擎方面的内容，并以二次开发实战的方式加深读者对Prometheus程序结构的理解。

第12章主要对 AlertManager 源码进行分析，涉及接收告警、告警调度、告警匹配、告警处理和告警通知方面的内容，并结合配置文件中的配置项，带领读者从源码角度理解告警分组、告警频次控制、告警路由、告警抑制和告警静默功能的实现。

致谢

本书作者分别来自宜信容器云团队（陈晓宇）、“k8s 技术圈”社区（杨川胡）及深信服安全感知团队（陈啸），感谢这些团队及社区对本书作者的支持和鼓励。

感谢张国霞编辑在成书过程中对作者的协助和鞭策。

感谢作者家人对作者的支持和鼓励，来自家人的爱，让我们时刻拥有信心与力量！

本书作者