Kubernetes和Docker是在DevOps圈中最常聽(tīng)到的兩個(gè)詞。Docker是一個(gè)工具，它使你能夠以容器化的方式運(yùn)行應(yīng)用程序，Kubernetes是一個(gè)用于編排、管理容器的平臺(tái)——如果你想使用Docker CLI去手動(dòng)地管理數(shù)千個(gè)容器，這是不切實(shí)際的。

然而，僅僅通過(guò)Kubernetes管理并運(yùn)行數(shù)千個(gè)容器是不夠的，你還需要監(jiān)控這些容器，以確保服務(wù)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。這一過(guò)程被稱為網(wǎng)站可靠性工程（Site Reliability Engineering），是由谷歌提出并推廣的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。可觀測(cè)性和分析性是SRE的重要組成部分。它可細(xì)分為以下三個(gè)部分：

•  監(jiān)控，從應(yīng)用程序和宿主機(jī)中提取數(shù)值指標(biāo)，這些指標(biāo)可以被可視化和分析，以顯示資源的當(dāng)前狀態(tài)。一旦提取到了數(shù)值指標(biāo)，就可以使用它們來(lái)設(shè)置告警規(guī)則、促進(jìn)分析和調(diào)試，并更好的做出決策。
•  日志，幫助開(kāi)發(fā)人員在容器發(fā)生故障時(shí)，排除出錯(cuò)原因。容器日志隨著容器生命周期的結(jié)束也就消失了。Kubernetes和Docker確實(shí)提供了一種瀏覽容器日志的方式，但是它的功能非常有限。因此，在任何以容器構(gòu)成的環(huán)境中，集中式的管理日志是必須的。
•  跟蹤，幫助你調(diào)試在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的服務(wù)，并跟蹤請(qǐng)求鏈路，直到找到問(wèn)題的根源。在微服務(wù)體系結(jié)構(gòu)中，當(dāng)多個(gè)服務(wù)/容器相互發(fā)送請(qǐng)求以完成一個(gè)業(yè)務(wù)任務(wù)時(shí)，需要一個(gè)適當(dāng)?shù)母櫧鉀Q方案。

本文將詳細(xì)講解六個(gè)最熱門的開(kāi)源工具，專門用于容器化服務(wù)的監(jiān)控和分析。

Prometheus

當(dāng)討論開(kāi)源監(jiān)控解決方案時(shí)，首先想到的就是Prometheus。它在開(kāi)發(fā)社區(qū)中非常流行，是CNCF項(xiàng)目的畢業(yè)生。Prometheus最初由SoundCloud創(chuàng)建并開(kāi)放源代碼。Prometheus簡(jiǎn)化了提取數(shù)值指標(biāo)的過(guò)程，直接從一個(gè)基于時(shí)間序列的監(jiān)控端點(diǎn)中提取。適用于監(jiān)視高度動(dòng)態(tài)變化的容器環(huán)境。

Prometheus由三個(gè)部分組成：Prometheus server、Alertmanager和exporters。exporters以獨(dú)立進(jìn)程或容器的方式運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)器上，生成各種指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)API的方式發(fā)送給Prometheus server。Prometheus server負(fù)責(zé)服務(wù)發(fā)現(xiàn)，也可以從exporters直接拉取指標(biāo)數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Prometheus的數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于可視化或告警服務(wù)。Alertmanager用于設(shè)置告警規(guī)則，分析Prometheus數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，當(dāng)觸發(fā)某個(gè)規(guī)則時(shí)，向接收者發(fā)送警報(bào)。在這里可以找到大量的exporters，它們都得到了Prometheus的官方支持和社區(qū)的維護(hù)。

Prometheus已經(jīng)成為監(jiān)控云原生應(yīng)用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。盡管它以服務(wù)發(fā)現(xiàn)的簡(jiǎn)單性、易用性、告警服務(wù)和與Kubernetes的集成而聞名，但指標(biāo)數(shù)據(jù)只能被Prometheus server拉取的方式并不理想。這意味著exporters必須能夠被Prometheus server訪問(wèn)。然而，在Prometheus中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)pushgateway，它支持將數(shù)據(jù)直接推送給Prometheus server，而不是由Prometheus server主動(dòng)拉取。Prometheus的另一個(gè)缺點(diǎn)是它不能很好地水平擴(kuò)展。這個(gè)問(wèn)題可以在Thanos adaptation of Prometheus找到解決方案。

相關(guān)工具和技術(shù)：Grafana、Cortex、Thanos、Prometheus Exporters、Alert Manager、Istio、Prometheus Operator。

圖1：Prometheus圖表。來(lái)源：SoundCloudDev

Grafana

Grafana是一款開(kāi)源的指標(biāo)分析和可視化套件。它允許你使用來(lái)自多個(gè)數(shù)據(jù)源（如Prometheus、Elasticsearch、MySQL、Postgres和Redis）的數(shù)據(jù)創(chuàng)建自定義儀表板。此外，Grafana有自己的告警系統(tǒng)和基于角色的訪問(wèn)控制（RBAC）系統(tǒng)。Grafana作為一種數(shù)據(jù)可視化工具，在Prometheus的用戶中非常出名，它可以有效地可視化存儲(chǔ)在Prometheus中的指標(biāo)數(shù)據(jù)。Grafana為來(lái)自各種數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)提供了大量官方和社區(qū)構(gòu)建的定制化儀表板，允許用戶輕松地設(shè)置儀表板并監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。Grafana提供另一種相關(guān)產(chǎn)品Loki，它將Kubernetes中的日志聚集起來(lái)，并與Grafana UI很好地集成在一起。

相關(guān)工具和技術(shù)：Loki、Prometheus。

圖2：Grafana中Kubernetes資源儀表板。來(lái)源：Replex

Elastic Stack

Elastic Stack是一組來(lái)自Elastic的開(kāi)源產(chǎn)品，旨在幫助用戶實(shí)時(shí)搜索、分析和可視化來(lái)自任何類型的數(shù)據(jù)源的任何格式的數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品之前被稱為ELK，每個(gè)字母代表公司的一款主要產(chǎn)品：Elasticsearch，Logstash和Kibana。Elastic Stack利用Elasticsearch提供監(jiān)測(cè)和日志解決方案。

為了聚合日志，人們傾向于使用Elasticsearch進(jìn)行存儲(chǔ)，使用Logstash或Fluentd發(fā)送日志，使用Kibana進(jìn)行可視化。Fluentd不是Elastic Stack的一部分，但它廣泛地應(yīng)用于Kubernetes環(huán)境中，用以代替Logstash。類似地，Metricbeat用于獲取指標(biāo)數(shù)據(jù)并在Kibana上進(jìn)行可視化。Elastic Stack企業(yè)版附帶了X-Pack，X-Pack是一組支持報(bào)表、警報(bào)和基于角色的訪問(wèn)控制（RBAC）等功能的附加工具。默認(rèn)情況下，Elastic Stack GUI（Kibana）不支持RBAC。你必須使用Elastic Stack企業(yè)版本來(lái)啟用RBAC。

相關(guān)工具和技術(shù)：X-pack、Metricbeat、Logstash、Kibana。

圖3：Elasticsearch中的發(fā)現(xiàn)視圖。來(lái)源：XpresServers

Sensu Go

Sensu Go是一款用于多云監(jiān)控的遙測(cè)和服務(wù)健康檢測(cè)解決方案。幫助你查看服務(wù)器、容器、服務(wù)、應(yīng)用程序、功能和跨任何公有或私有云的連接設(shè)備。Sensu可以和Prometheus一起運(yùn)行，以獲得兩種解決方案的最佳效果，也可以在沒(méi)有Prometheus的情況下自己運(yùn)行。因?yàn)閷?yīng)用程序級(jí)別的指標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Prometheus需要將Prometheus SDK加載到應(yīng)用程序的代碼庫(kù)中，并暴露一個(gè)端口，所以Sensu與Prometheus一起工作是最好的。然后，該端口負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在Prometheus server中。這聽(tīng)起來(lái)好像有很多工作要做——有時(shí)確實(shí)如此。Sensu通過(guò)使用sidecar的方式來(lái)避免這種復(fù)雜性。在應(yīng)用程序旁部署了一個(gè)Sensu代理。Sensu代理不斷地收集數(shù)據(jù)并發(fā)送給Prometheus server，這樣就不需要更改應(yīng)用程序代碼了。

Sensu也可以脫離Prometheus工作，獨(dú)自在Kubernetes中運(yùn)行，在Kubernetes中，Sensu有自己的服務(wù)器來(lái)存儲(chǔ)和可視化由Sensu代理收集的數(shù)據(jù)。

相關(guān)工具和技術(shù)：Prometheus。

圖4：Sensu中的事件。來(lái)源：becon

Sysdig Inspect

Sysdig公司有兩款開(kāi)源產(chǎn)品：Sysdig Inspect和Falco。在這里，我們將重點(diǎn)討論Inspect，Sysdig Inspect用于監(jiān)視和捕獲系統(tǒng)中運(yùn)行的容器進(jìn)程，并允許深入這些進(jìn)程以進(jìn)行事后取證。幫助分析應(yīng)用程序性能、排查錯(cuò)誤并監(jiān)視任何可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的處理器。此外，如果你的系統(tǒng)遭到了破壞，Sysdig幫助你了解破壞是如何發(fā)生的，以及在這個(gè)過(guò)程中丟失了哪些數(shù)據(jù)。Sysdig Inspect是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具，它關(guān)注于系統(tǒng)的性能調(diào)優(yōu)和安全性調(diào)查。

相關(guān)工具和技術(shù)：Grafana、Sysdig、Sysdig Falco。

圖 5：Sysdig 檢查概述。資料來(lái)源：Sysdig

Jaeger

Jaeger是一種端到端的分布式跟蹤解決方案，由Uber Engineering開(kāi)源。幫助你在復(fù)雜的分布式系統(tǒng)中監(jiān)視和排查事務(wù)故障。在現(xiàn)代微服務(wù)體系結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)操作問(wèn)題都屬于網(wǎng)絡(luò)和可觀察性的范疇。當(dāng)發(fā)生服務(wù)故障時(shí)，你不知道請(qǐng)求是如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從一個(gè)服務(wù)轉(zhuǎn)到另一個(gè)服務(wù)來(lái)完成單個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求的。調(diào)試變得異常困難。Jaeger目前在CNCF下孵化，Jaeger使用跟蹤技術(shù)來(lái)尋找出錯(cuò)原因、性能和延遲優(yōu)化，以及分布式事務(wù)監(jiān)控。Jaeger可以與Istio一起使用，Istio是由谷歌開(kāi)源的一款流行的服務(wù)網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)。

相關(guān)工具和技術(shù)：Prometheus、Jaeger、Zipkin、Istio。

圖6：Jaeger軌跡追蹤圖。來(lái)源：Jaeger

總結(jié)

這些工具在科技行業(yè)中被廣泛使用，它們都有各自的特點(diǎn)。然而，大多數(shù)解決方案都需要熟練的技能去部署和持續(xù)的維護(hù)，這可能會(huì)成為DevOps團(tuán)隊(duì)的負(fù)擔(dān)，并分散他們對(duì)業(yè)務(wù)的注意力。沒(méi)有一個(gè)解決方案可以滿足所有需求，因?yàn)槊總€(gè)工具都側(cè)重于可觀察性和分析的一個(gè)或兩個(gè)特定方面。通過(guò)將這些工具混合在一起，可以針對(duì)自己的業(yè)務(wù)需求獲得獨(dú)特的解決方案。

為了便于比較，下面的圖表概述了本文討論的每種工具提供的特性。