基于TimeStream对接Prometheus+Grafana实现可观测性 - 检索分析服务Elasticsearch版

TimeStream是阿里云Elasticsearch团队自研，并结合Elastic社区时序类产品特性共建的时序引擎。阿里云Elasticsearch支持无缝对接Prometheus+Grafana，支持Prometheus Query相关的API，可以直接将TimeStream索引作为Grafana的Prometheus数据源使用，能够提高时序指标数据存储与查询分析的性能，同时节约成本。本文介绍如何基于ElasticSearch TimeStream时序引擎对接Prometheus+Grafana实现云原生的可观测性。

背景信息

Prometheus本地存储会遇到以下问题：

存储无副本，本地集群机器宕机后，Prometheus将无法访问。
单机存储，随着数据量不断上涨，可能遇到硬件瓶颈，无法横向扩容。
数据无备份能力，硬盘损坏后，数据可能无法恢复。
本地磁盘存储成本高，无法进行冷热分离存储。

因此在Prometheus的高可用方案中，在存储侧，推荐使用分布式、高可用的远端存储。阿里云Elasticsearch的TimeStream引擎提供了对Prometheus远端存储和查询的能力，基于Elasticsearch的分布式、弹性、高可用、备份和冷热分层存储等能力，可以作为Prometheus远端存储的最佳选择之一。

阿里云Elasticsearch与Prometheus和Grafana的结合方式如下图所示。 ES+Prometheus+Grafana架构

原理说明如下：

Prometheus收集各个Exporter的数据。
Prometheus通过remote write的方式将收集的数据同步到Elasticsearch。
用户通过Kibana和Grafana查看Prometheus同步到Elasticsearch中的数据。
说明在使用Grafana访问Elasticsearch中的数据时，除了可以使用原生的Elasticsearch DataSource，还可以使用Prometheus的DataSource直接访问Elasticsearch数据，并使用PromQL来查看指标数据。

前提条件

已创建阿里云Elasticsearch实例，且实例版本为通用商业版7.16及以上、内核版本为1.7.0及以上，或者实例版本为通用商业版7.10、内核版本为1.8.0及以上。具体操作请参见创建阿里云Elasticsearch实例。

步骤一：环境准备

创建通用商业版7.16版本的阿里云Elasticsearch实例。
具体操作请参见创建阿里云Elasticsearch实例。
创建一个ECS实例，该实例要与步骤一中创建的Elasticsearch实例在相同专有网络下，且选择Linux操作系统。
创建ECS实例的具体操作，请参见自定义购买实例。该ECS实例用来访问阿里云Elasticsearch实例，并部署Prometheus和Grafana，实现阿里云Elasticsearch与Prometheus和Grafana的结合。
创建一个接收Prometheus数据的Elasticsearch TimeStream索引。
1. 登录目标阿里云Elasticsearch实例的Kibana控制台，根据页面提示进入Kibana主页。
  登录Kibana控制台的具体操作，请参见登录Kibana控制台。
2. 在左侧导航栏，单击图标，然后选择Management > 开发工具。
3. 在控制台中，执行PUT _time_stream/prom_index命令，创建名称为prom_index的TimeStream索引。

步骤二：下载并启动node_exporter

node_exporter用于收集各种与硬件和内核相关的指标，并提供给Prometheus进行读取，详细信息请参见node_exporter。

连接ECS实例。
具体操作请参见通过密码或密钥认证登录Linux实例。
说明本文档以普通用户权限为例。

下载node_exporter安装包。

本示例以node_exporter 1.3.1版本为例，下载命令如下。

wget https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v1.3.1/node_exporter-1.3.1.linux-amd64.tar.gz

解压安装包并启动node_exporter。

tar xvfz node_exporter-1.3.1.linux-amd64.tar.gz
cd node_exporter-1.3.1.linux-amd64
./node_exporter

步骤三：下载、配置并启动Prometheus

连接ECS实例。
具体操作请参见通过密码或密钥认证登录Linux实例。

在根目录下载Prometheus安装包。

本示例以Prometheus 2.36.2版本为例，下载命令如下。

cd ~
wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.36.2/prometheus-2.36.2.linux-amd64.tar.gz

解压Prometheus安装包。

tar xvfz prometheus-2.36.2.linux-amd64.tar.gz

在Prometheus目录的prometheus.yml文件中，配置node_exporter和remote_write。

cd prometheus-2.36.2.linux-amd64
vim prometheus.yml

配置示例如下。

scrape_configs:
  # The job name is added as a label `job=<job_name>` to any timeseries scraped from this config.
  - job_name: 'prometheus'

    # metrics_path defaults to '/metrics'
    # scheme defaults to 'http'.

    static_configs:
    - targets: ['localhost:9090']

  #配置node_exporter
  - job_name: "node"
    static_configs:
    - targets: ["127.0.0.1:9100"]

#配置remote_write，确保Prometheus能够访问Elasticsearch集群，即网络是通的。
remote_write:
  - url: "http://xxx:9200/_time_stream/prom_write/prom_index"
    basic_auth:
     username: elastic
     password: xxxx


参数	说明
node_exporter	配置node_exporter的连接信息。targets需要配置为node_exporter的访问地址:端口。由于本示例使用同一个ECS实例部署Prometheus和node_exporter，因此node_exporter的访问地址使用本地访问IP地址127.0.0.1，端口使用默认的9100端口。
remote_write	配置Elasticsearch实例的TimeStream索引的连接信息。需要配置以下基础参数，更多高级参数请可见remote_write。 url：访问TimeStream索引的URL，格式为：http://<Elasticsearch实例的公网或私网访问地址>:9200/_time_stream/prom_write/<yourTimeStreamIndex>。说明 Elasticsearch实例的公网或私网访问地址：可在Elasticsearch实例的基本信息页面获取。如果Prometheus所部署的ECS实例与Elasticsearch实例在同一VPC下，可使用私网访问地址（本文以此为例）；如果不在同一VPC下，需要使用公网访问地址，并且要配置公网访问白名单，详细信息请参见配置实例公网或私网访问白名单。 <yourTimeStreamIndex>：用于接收Prometheus数据的Elasticsearch TimeStream索引，该索引需要提前创建，本文以prom_index索引为例。 username：访问TimeStream索引的用户名，默认为管理员账号elastic。您也可以使用自建用户，但需确保自建用户具有访问与操作TimeStream索引的权限，详细信息请参见通过Elasticsearch X-Pack角色管理实现用户权限管控。 password：访问TimeStream索引的用户对应的密码。elastic账号的密码在创建实例时设定，如果忘记可重置，重置密码的注意事项和操作步骤请参见重置实例访问密码。

启动Prometheus。
```
./prometheus
```
验证Prometheus数据是否已经同步到Elasticsearch的TimeStream索引中。
在Elasticsearch的Kibana控制台中，执行以下命令进行验证：
- 查看prom_index索引是否已经有数据。
```
GET _cat/indices/prom_index?v&s=i
```
  预期结果如下。
- 确认是否能查询到数据并查看数据内容。
```
GET prom_index/_search
```
  预期结果如下。

步骤四：下载、启动并配置Grafana Dashboard

连接ECS实例。
具体操作请参见通过密码或密钥认证登录Linux实例。
在根目录下载Grafana安装包。
本示例以Grafana 9.0.2版本为例，下载命令如下。
```
cd ~
wget https://dl.grafana.com/enterprise/release/grafana-enterprise-9.0.2.linux-amd64.tar.gz
```

解压Grafana安装包并启动。

tar xvfz grafana-enterprise-9.0.2.linux-amd64.tar.gz
cd grafana-9.0.2
./bin/grafana-server

在浏览器中输入Grafana的访问地址http://<ECS的公网IP地址>:3000，进入Grafana登录页面，输入用户名和密码进入Grafana控制台。
- 首次登录Grafana控制台需要使用默认用户名和密码，均为admin。登录后，系统会提示修改密码，密码修改完成后即可进入Grafana控制台。
- ECS的公网IP地址：进入ECS管理控制台，在对应实例的IP地址列获取。
- Grafana的默认访问端口号为3000，在浏览器中访问3000端口时，需要配置ECS的入方向的安全组规则，设置目的为3000，源为您客户端的IP地址。详细信息请参见添加安全组规则。

在Grafana中，创建Prometheus的DataSource。

在Grafana控制台的左侧导航栏，选择 > Data sources。
在Data sources页签，单击Add data source。
在Time series databases列表中，单击Prometheus。

在Settings页签中，配置Prometheus数据源信息。

本文中必须配置的参数说明如下。


参数	说明
URL	访问TimeStream索引的URL，格式为：http://<Elasticsearch实例的公网或私网访问地址>:9200/_time_stream/prom/<yourTimeStreamIndex>。说明 Elasticsearch实例的公网或私网访问地址：可在Elasticsearch实例的基本信息页面获取。如果Prometheus所部署的ECS实例与Elasticsearch实例在同一VPC下，可使用私网访问地址（本文以此为例）；如果不在同一VPC下，需要使用公网访问地址，并且要配置公网访问白名单，详细信息请参见配置实例公网或私网访问白名单。 <yourTimeStreamIndex>：用于接收Prometheus数据的Elasticsearch TimeStream索引，该索引需要提前创建，本文以prom_index索引为例。
Basic auth	是否开启Elasticsearch实例的Basic auth认证。开启后需要配置访问Elasticsearch实例的用户名和密码。
User	访问TimeStream索引的用户名，默认为管理员账号elastic。您也可以使用自建用户，但需确保自建用户具有访问与操作TimeStream索引的权限，详细信息请参见通过Elasticsearch X-Pack角色管理实现用户权限管控。
Password	访问TimeStream索引的用户对应的密码。elastic账号的密码在创建实例时设定，如果忘记可重置，重置密码的注意事项和操作步骤请参见重置实例访问密码。

单击Save&test。
配置成功后，系统提示Data source is working。

在Grafana中，创建展示Prometheus数据源的Dashboard。
1. 在Grafana控制台的左侧导航栏，选择 > New dashboard。
2. 单击Add a new panel。
3. 选择Data source和查询时间，单击Run queries查询数据。
4. 单击右上角的Save，保存Dashboard。
在Grafana中，导入node_exporter自带的Grafana Dashboard，并配置Prometheus数据源，生成指标监控Dashboard。
1. 在Grafana控制台的左侧导航栏，选择 > Import。
2. 在Import via grafana.com文本框中，填写node_exporter的Grafana地址或ID：即https://grafana.com/grafana/dashboards/1860或1860。
3. 单击Load。
4. 在配置页面选择Prometheus数据源为您已创建的数据源。
5. 单击Import。
6. 在Dashboard页面右上角，选择查询时间，查看对应时间段内的指标监控Dashboard。
  说明关于Grafana更详细的操作教程，请参见Grafana documentation。

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