普罗米修斯统计信息上报结构设计

为了实现高效的监控和警报，普罗米修斯提供了一个强大的统计信息上报机制。通过这个机制，可以将应用程序的各种统计信息发送到普罗米修斯，普罗米修斯会对这些信息进行处理，然后提供丰富的监控和警报功能。下面是基本的统计信息上报结构：

1. 指标

在普罗米修斯中，指标是指一个可以被测量的数据，例如请求次数、响应时间等。指标由一个名称和一组标签组成。名称是指标的唯一标识符，标签用于对指标进行分类。

2. 指标类型

普罗米修斯支持四种指标类型：计数器、测量值、直方图和摘要。计数器是一个简单的累加器，用于记录事件发生的次数。测量值记录事件的数值，例如响应时间。直方图和摘要用于记录事件的分布情况。

3. 上报格式

在普罗米修斯中，指标是通过 HTTP POST 请求发送的。请求的主体是一个文本格式的数据，其中包含了要上报的所有指标。数据格式如下：

# TYPE {指标名称} {指标类型}
{指标名称}{标签键}=“{标签值}”,{标签键}=“{标签值”}… {指标值}

• 指标名称（Metric Name）：描述要监控的实体，例如：http_requests_total、memory_usage_bytes 等。
• 标签（Labels）：是一组键值对，用于对指标进行分类和过滤。例如：{instance=“192.168.1.1:8080”, job=“api_server”}。标签可以帮助开发者更精确地描述和查找数据。
• 指标值（Metric Value）：是指标的实际数值，例如：100、3.14 等。这个值是随着时间变化的，因此在不同的时间点可能有不同的数值。

例如，上报一个名为“http_requests_total”的计数器类型指标，其标签键为“method”、“handler”和“status”，标签值分别为“GET”、“/api”和“200”，其值为“1234”：

# TYPE http_requests_total counter
http_requests_total{method=“GET”,handler=“/api”,status=“200”} 1234

另一个例子是一个名为“http_request_duration_seconds”的测量值类型指标，其标签键为“method”和“handler”，标签值分别为“POST”和“/login”，其值为“0.00654”：

# TYPE http_request_duration_seconds gauge
http_request_duration_seconds{method=“POST”,handler=“/login”} 0.00654

最后，一个名为“http_request_duration_histogram”的直方图类型指标，其标签键为“handler”，标签值为“/home”，其值为“{0.005, 0.01, 0.025, 0.05, 0.1}”：

# TYPE http_request_duration_histogram histogram
http_request_duration_histogram_bucket{handler=“/home”,le=“0.005”} 0
http_request_duration_histogram_bucket{handler=“/home”,le=“0.01”} 3
http_request_duration_histogram_bucket{handler=“/home”,le=“0.025”} 5
http_request_duration_histogram_bucket{handler=“/home”,le=“0.05”} 10
http_request_duration_histogram_bucket{handler=“/home”,le=“0.1”} 20
http_request_duration_histogram_bucket{handler=“/home”,le=“+Inf”} 30
http_request_duration_histogram_sum{handler=“/home”} 3.14159265359
http_request_duration_histogram_count{handler=“/home”} 30

通过上述的设计，可以将应用程序的各种统计信息发送到普罗米修斯，并且可以利用普罗米修斯提供的丰富功能进行监控和警报。

下面的时序图展示了应用程序如何将指标发送给普罗米修斯，并且如何使用普罗米修斯的查询功能来检索和分析这些指标。

以下是一个使用Go语言调用Prometheus接口上报内存占用的示例。在这个示例中，将使用 Go 语言编写一个简单的应用程序，该程序将部署在一个容器内，并监听 13499 端口。当收到客户端请求时，服务器将获取容器内存占用信息，然后使用 gRPC 将数据发送回客户端。

首先，确保安装了以下 Go 语言库：

1. Prometheus 客户端库：github.com/prometheus/client_golang/prometheus
2. gRPC：google.golang.org/grpc

下面是一个简化的示例代码：

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"log"
	"net"

	"github.com/prometheus/client_golang/prometheus"
	"github.com/prometheus/client_golang/prometheus/promauto"
	"google.golang.org/grpc"
)

// 定义 gRPC 服务
type server struct{}

// 定义指标
var (
	curMemUsed = promauto.NewGaugeVec(prometheus.GaugeOpts{
		Name: "cur_mem_used",
		Help: "Current memory usage in bytes",
	}, []string{"container_name", "container_id"})
)

// 实现 gRPC 服务接口
func (s *server) GetMemoryUsage(ctx context.Context, req *MemoryRequest) (*MemoryResponse, error) {
	containerName := req.GetContainerName()
	containerID := req.GetContainerID()

	// 获取容器内存使用情况，假设为 memUsage
	memUsage := getMemoryUsage(containerName, containerID)

	// 上报指标
	curMemUsed.WithLabelValues(containerName, containerID).Set(float64(memUsage))

	// 构建响应
	res := &MemoryResponse{
		MemoryUsage: memUsage,
	}

	return res, nil
}

func main() {
	// 启动 gRPC 服务器
	lis, err := net.Listen("tcp", ":13499")
	if err != nil {
		log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
	}

	s := grpc.NewServer()
	RegisterMemoryServiceServer(s, &server{})

	fmt.Println("Server is running on port 13499")
	if err := s.Serve(lis); err != nil {
		log.Fatalf("failed to serve: %v", err)
	}
}

func getMemoryUsage(containerName, containerID string) int64 {
	// 这里应该实现获取容器内存使用情况的逻辑，返回内存使用量（字节）
	// 在此示例中，我们使用一个固定值作为内存使用情况
	return 1024 * 1024 * 100 // 假设内存使用量为 100MB
}

此代码示例定义了一个名为 cur_mem_used 的 Prometheus 指标，使用容器名称和容器 ID 作为标签。在接收到客户端请求时，服务器将获取容器内存使用情况，并上报给 Prometheus。同时，服务器还将通过 gRPC 将内存使用数据发送回客户端。

请注意，getMemoryUsage 函数需要根据实际情况实现，以获取容器内存使用情况。这里仅为了演示目的，使用了一个固定值。

接下来，我们将编写一个简单的 Go 语言 gRPC 客户端，该客户端将连接到之前实现的 gRPC 服务器以获取容器内存使用情况。首先，确保安装了以下 Go 语言库：

1. gRPC：google.golang.org/grpc

以下是客户端代码示例：

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"log"
	"time"

	"google.golang.org/grpc"
)

const (
	address = "localhost:13499"
)

func main() {
	// 设置连接服务器的超时时间
	conn, err := grpc.Dial(address, grpc.WithInsecure(), grpc.WithBlock(), grpc.WithTimeout(3*time.Second))
	if err != nil {
		log.Fatalf("did not connect: %v", err)
	}
	defer conn.Close()

	// 创建 MemoryService 客户端
	client := NewMemoryServiceClient(conn)

	// 定义请求参数
	containerName := "example_container"
	containerID := "example_container_id"

	// 调用 GetMemoryUsage 方法获取容器内存使用情况
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
	defer cancel()

	req := &MemoryRequest{
		ContainerName: containerName,
		ContainerID:   containerID,
	}

	res, err := client.GetMemoryUsage(ctx, req)
	if err != nil {
		log.Fatalf("could not get memory usage: %v", err)
	}

	fmt.Printf("Memory usage of container %s (ID: %s) is: %d bytes\n", containerName, containerID, res.GetMemoryUsage())
}

在此示例中，创建了一个 gRPC 客户端，连接到之前实现的 gRPC 服务器（监听地址为 “localhost:13499”）。然后，构建了一个 MemoryRequest 对象，包含容器名称和容器 ID。接下来，调用 GetMemoryUsage 方法发送请求，获取容器内存使用情况。最后，打印出获取到的内存使用量。

请注意，需要将 address 变量设置为实际 gRPC 服务器的地址。同时，根据实际需求，可能需要修改容器名称和容器 ID。

总结

通过上述的设计，可以将应用程序的各种统计信息发送到普罗米修斯，并且可以利用普罗米修斯提供的丰富功能进行监控和警报。