阶段 1：Prometheus 基础入门详细解析

学习目标：
理解 Prometheus 的基本概念及架构完成环境搭建与初步配置能够通过简单的 PromQL 查询监控指标

一、基础概念解析

1.1 Prometheus 是什么？

Prometheus 是一个开源的 时间序列数据库（TSDB） 和监控系统，特别适合监控云原生环境（如 Kubernetes）。它通过**拉取模式（Pull）从目标服务采集监控数据，并以时间序列（time series）的形式存储，用户可以通过 PromQL 查询数据，还能配置告警规则（Alert Rules）**和发送告警。

1.2 主要功能特点

多维度数据模型：基于时间序列，数据通过标签（Label）进行标识，便于灵活查询。
强大的 PromQL 查询语言：支持聚合、过滤和分析时间序列数据。
服务发现：自动发现服务和节点，减少手动配置的工作量。
数据可视化：与 Grafana 集成，提供丰富的仪表盘展示。

1.3 Prometheus 架构解析

Prometheus 由以下核心组件组成：

Prometheus Server：核心组件，负责采集和存储时间序列数据，提供 PromQL 查询接口。
Exporter：将系统或服务的状态转化为 Prometheus 格式的时间序列数据，供 Prometheus Server 采集。
Alertmanager：接收 Prometheus 的告警，进行告警分组、路由和通知。
Pushgateway：用于短时任务（如批处理任务）的监控数据收集。
Web UI：简单的内置 Web 界面，支持 PromQL 查询和数据可视化。

架构图示意：
Prometheus 通过 Exporter 定期采集数据，存储到本地时间序列数据库，用户通过 PromQL 查询数据，同时告警规则触发时由 Alertmanager 发送告警。

二、环境搭建

2.1 安装 Prometheus

推荐使用 Docker 快速安装 Prometheus：

docker run -d --name prometheus -p 9090:9090 prom/prometheus

访问 Prometheus Web 界面：http://localhost:9090
你会看到一个简单的 Web 界面，提供查询和管理功能。

2.2 配置 Node Exporter（采集主机系统指标）

Node Exporter 用于采集主机系统的硬件和操作系统指标（CPU、内存、磁盘、网络等）。

安装 Node Exporter（Docker 方式）：

docker run -d --name node-exporter -p 9100:9100 prom/node-exporter

Prometheus 配置文件 prometheus.yml 示例：

# cat prometheus/prometheus.yml

global:
  scrape_interval: 15s  # 每 15 秒拉取一次数据

scrape_configs:
  - job_name: 'node_exporter'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9100']

scrape_interval：设置数据采集的频率
job_name：定义采集任务名称（如 node_exporter）
targets：定义 Prometheus 拉取数据的目标服务地址（Node Exporter 运行在 localhost:9100）

重启 Prometheus，让配置生效：

docker restart prometheus

在 Prometheus Web 界面上，进入 Status -> Targets，你可以看到 Node Exporter 的数据采集状态。

![[IMG-2、阶段 1：Prometheus 基础入门详细解析-20250210170622275.png]]

三、Prometheus 配置文件解析

Prometheus 的核心配置文件是 prometheus.yml，其主要部分包括：

3.1全局配置 (global)

scrape_interval：设置全局的默认数据采集频率（每个目标会以该频率采集数据）
evaluation_interval：设置规则评估的频率（用于告警规则的触发检查）

3.2采集配置 (scrape_configs)

每个 scrape_config 定义一个数据采集任务，包含以下重要部分：

job_name：任务名称，便于在 PromQL 查询中区分不同数据源
static_configs：手动定义监控目标的地址列表
relabel_configs：对采集到的标签进行重命名或过滤（高级用法，后续学习）

四、PromQL 基础查询

4.1 查询最新值

# 查询所有 CPU 使用时间序列的最新值
node_cpu_seconds_total

4.2 使用标签筛选数据

# 查询所有 CPU 使用时间序列中 mode="user" 的最新值
node_cpu_seconds_total{mode="user"}

4.3 时间范围查询

# 查询最近 5 分钟内的 CPU 使用率
rate(node_cpu_seconds_total[5m])

![[IMG-2、阶段 1：Prometheus 基础入门详细解析-20250210172102732.png]]

五、阶段 1 实战任务

安装 Prometheus 和 Node Exporter，采集本地主机系统指标。
配置 prometheus.yml 文件，让 Prometheus 定期拉取 Node Exporter 数据。
在 Prometheus Web 界面，使用 PromQL 查询 CPU 使用率。
挑战任务：创建告警规则，当 CPU 使用率超过 80% 时触发告警（可配置到后续 Alertmanager）。

六、学习资源和技巧

官方文档：https://prometheus.io/docs/
Prometheus Playground：在线练习 PromQL 查询。
Docker 快速搭建多种 Exporter，丰富你的监控指标。

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Prometheus 基础入门详细解析