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使用 Prometheus-Operator 监控 Calico

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Calico 中最核心的组件就是 Felix,它负责设置路由表和 ACL 规则等,以便为该主机上的 endpoints 资源正常运行提供所需的网络连接。同时它还负责提供有关网络健康状况的数据(例如,报告配置其主机时发生的错误和问题),这些数据会被写入 etcd,以使其对网络中的其他组件和操作人员可见。

由此可见,对于我们的监控来说,监控 Calico 的核心便是监控 FelixFelix 就相当于 Calico 的大脑。本文将学习如何使用 Prometheus-Operator 来监控 Calico。

本文不会涉及到 CalicoPrometheus-Operator 的部署细节,如果不知道如何部署,请查阅官方文档和相关博客。

1. 配置 Calico 以启用指标

默认情况下 Felix 的指标是被禁用的,必须通过命令行管理工具 calicoctl 手动更改 Felix 配置才能开启,需要提前配置好命令行管理工具。

本文使用的 Calico 版本是 v3.15.0,其他版本类似。先下载管理工具:

$ wget https://github.com/projectcalico/calicoctl/releases/download/v3.15.0/calicoctl -O /usr/local/bin/calicoctl
$ chmod +x /usr/local/bin/calicoctl复制代码

接下来需要设置 calicoctl 配置文件(默认是 /etc/calico/calicoctl.cfg)。如果你的 Calico 后端存储使用的是 Kubernetes API,那么配置文件内容如下:

apiVersion: projectcalico.org/v3
kind: CalicoAPIConfig
metadata:
spec:
  datastoreType: "kubernetes"
  kubeconfig: "/root/.kube/config"复制代码

如果 Calico 后端存储使用的是 etcd,那么配置文件内容如下:

apiVersion: projectcalico.org/v3
kind: CalicoAPIConfig
metadata:
spec:
  datastoreType: "etcdv3"
  etcdEndpoints: https://192.168.57.51:2379,https://192.168.57.52:2379,https://192.168.57.53:2379
  etcdKeyFile: /opt/kubernetes/ssl/server-key.pem
  etcdCertFile: /opt/kubernetes/ssl/server.pem
  etcdCACertFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem复制代码

你需要将其中的证书路径换成你的 etcd 证书路径。

配置好了 calicoctl 之后就可以查看或修改 Calico 的配置了,先来看一下默认的 Felix 配置:

$ calicoctl get felixConfiguration default -o yaml

apiVersion: projectcalico.org/v3
kind: FelixConfiguration
metadata:
  creationTimestamp: "2020-06-25T14:37:28Z"
  name: default
  resourceVersion: "269031"
  uid: 52146c95-ff97-40a9-9ba7-7c3b4dd3ba57
spec:
  bpfLogLevel: ""
  ipipEnabled: true
  logSeverityScreen: Info
  reportingInterval: 0s复制代码

可以看到默认的配置中没有启用指标,需要手动修改配置,命令如下:

$ calicoctl patch felixConfiguration default  --patch '{"spec":{"prometheusMetricsEnabled": true}}'复制代码

Felix 暴露指标的端口是 9091,可通过检查监听端口来验证是否开启指标:

$ ss -tulnp|grep 9091
tcp    LISTEN     0      4096   [::]:9091               [::]:*                   users:(("calico-node",pid=13761,fd=9))

$ curl -s http://localhost:9091/metrics
# HELP felix_active_local_endpoints Number of active endpoints on this host.
# TYPE felix_active_local_endpoints gauge
felix_active_local_endpoints 1
# HELP felix_active_local_policies Number of active policies on this host.
# TYPE felix_active_local_policies gauge
felix_active_local_policies 0
# HELP felix_active_local_selectors Number of active selectors on this host.
# TYPE felix_active_local_selectors gauge
felix_active_local_selectors 0
...复制代码

2. Prometheus 采集 Felix 指标

启用了 Felix 的指标后,就可以通过 Prometheus-Operator 来采集指标数据了。Prometheus-Operator 在部署时会创建 PrometheusPodMonitorServiceMonitorAlertManagerPrometheusRule 这 5 个 CRD 资源对象,然后会一直监控并维持这 5 个资源对象的状态。其中 Prometheus 这个资源对象就是对 Prometheus Server 的抽象。而 PodMonitorServiceMonitor 就是 exporter 的各种抽象,是用来提供专门提供指标数据接口的工具,Prometheus 就是通过 PodMonitorServiceMonitor 提供的指标数据接口去 pull 数据的。

ServiceMonitor 要求被监控的服务必须有对应的 Service,而 PodMonitor 则不需要,本文选择使用 PodMonitor 来采集 Felix 的指标。

PodMonitor 虽然不需要应用创建相应的 Service,但必须在 Pod 中指定指标的端口和名称,因此需要先修改 DaemonSet calico-node 的配置,指定端口和名称。先用以下命令打开 DaemonSet calico-node 的配置:

$ kubectl -n kube-system edit ds calico-node复制代码

然后在线修改,在 spec.template.sepc.containers 中加入以下内容:

        ports:
        - containerPort: 9091
          name: http-metrics
          protocol: TCP复制代码

创建 Pod 对应的 PodMonitor

# prometheus-podMonitorCalico.yaml
apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: PodMonitor
metadata:
  labels:
    k8s-app: calico-node
  name: felix
  namespace: monitoring
spec:
  podMetricsEndpoints:
  - interval: 15s
    path: /metrics
    port: http-metrics
  namespaceSelector:
    matchNames:
    - kube-system
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: calico-node复制代码
$ kubectl apply -f prometheus-podMonitorCalico.yaml复制代码

有几个参数需要注意:

  • PodMonitor 的 name 最终会反应到 Prometheus 的配置中,作为 job_name

  • podMetricsEndpoints.port 需要和被监控的 Pod 中的 ports.name 相同,此处为 http-metrics

  • namespaceSelector.matchNames 需要和被监控的 Pod 所在的 namespace 相同,此处为 kube-system

  • selector.matchLabels 的标签必须和被监控的 Pod 中能唯一标明身份的标签对应。

最终 Prometheus-Operator 会根据 PodMonitor 来修改 Prometheus 的配置文件,以实现对相关的 Pod 进行监控。可以打开 Prometheus 的 UI 查看监控目标:

注意 Labels 中有 pod="calico-node-xxx",表明监控的是 Pod。

3. 可视化监控指标

采集完指标之后,就可以通过 Grafana 的仪表盘来展示监控指标了。Prometheus-Operator 中部署的 Grafana 无法实时修改仪表盘的配置(必须提前将仪表盘的 json 文件挂载到 Grafana Pod 中),而且也不是最新版(7.0 以上版本),所以我选择删除 Prometheus-Operator 自带的 Grafana,自行部署 helm 仓库中的 Grafana。先进入 kube-prometheus 项目的 manifests 目录,然后将 Grafana 相关的部署清单都移到同一个目录下,再删除 Grafana:

$ cd kube-prometheus/manifests
$ mkdir grafana
$ mv grafana-* grafana/
$ kubectl delete -f grafana/复制代码

然后通过 helm 部署最新的 Grafana:

$ helm install grafana stable/grafana -n monitoring复制代码

访问 Grafana 的密码保存在 Secret 中,可以通过以下命令查看:

$ kubectl -n monitoring get secret grafana -o yaml

apiVersion: v1
data:
  admin-password: MnpoV3VaMGd1b3R3TDY5d3JwOXlIak4yZ3B2cTU1RFNKcVY0RWZsUw==
  admin-user: YWRtaW4=
  ldap-toml: ""
kind: Secret
metadata:
...复制代码

对密码进行解密:

$ echo -n "MnpoV3VaMGd1b3R3TDY5d3JwOXlIak4yZ3B2cTU1RFNKcVY0RWZsUw=="|base64 -d复制代码

解密出来的信息就是访问密码。用户名是 admin。通过用户名和密码登录 Grafana 的 UI:

添加 Prometheus-Operator 的数据源:

Calico 官方没有单独 dashboard json,而是将其放到了 ConfigMap 中,我们需要从中提取需要的 json,提取出 felix-dashboard.json 的内容,然后将其中的 datasource 值替换为 prometheus。你可以用 sed 替换,也可以用编辑器,大多数编辑器都有全局替换的功能。如果你实在不知道如何提取,可以使用我提取好的 json

修改完了之后,将 json 内容导入到 Grafana:

最后得到的 Felix 仪表盘如下图所示:

如果你对我截图中 Grafana 的主题配色很感兴趣,可以参考这篇文章:Grafana 自定义主题


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