帮忙设计一个k8s集群的监控方案，使用普罗米修斯、grafana、node exporter

普罗米修斯（Prometheus）是一种用于监控和警报的开源系统，它在Kubernetes集群中被广泛采用。\[1\]与其他监控工具相比，Prometheus具有高效和便捷的配置，能够方便地识别Kubernetes中的相关指标，并实现指标的采集和监控告警。\[2\] 在监控Kubernetes集群的过程中，通常会使用以下组件和工具： - Metric Server：用于收集数据并提供给Kubernetes集群内部使用，例如kubectl、HPA（Horizontal Pod Autoscaler）、Scheduler等。 - Prometheus Operator：用于部署和管理Prometheus，存储监控数据。 - Kube-state-metrics：用于收集Kubernetes集群内资源对象的数据。 - Node Exporter：用于收集集群中各节点的数据。 - Prometheus：用于收集Apiserver、Scheduler、Controller-manager、Kubelet等组件的数据。 - Alertmanager：用于实现监控报警功能。 - Grafana：用于实现监控数据的可视化。\[3\] 通过使用这些组件和工具，可以实现对Kubernetes集群的全面监控和警报，并通过Grafana进行数据可视化，方便用户进行监控数据的查看和分析。 #### 引用[.reference_title] - *1* [k8s部署-52-k8s之Prometheus（普罗米修斯）监控，简单梳理下K8S监控流程](https://blog.csdn.net/ouyangzhenxin/article/details/124597533)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^insertT0,239^v3^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item] - *2* *3* [Kubernetes容器集群管理环境 - Prometheus监控篇](https://blog.csdn.net/weixin_30371469/article/details/98925601)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^insertT0,239^v3^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item] [ .reference_list ]

<think>嗯，用户问的是外部普罗米修斯如何监控k8s集群。首先，我得确定用户对普罗米修斯和k8s的了解程度。可能他们已经有k8s环境，想要用外部的普罗米修斯实例来监控，而不是使用集群内部的。这时候需要考虑两者的网络连接、服务发现、权限等问题。 用户可能是运维或者开发人员，负责维护集群的监控系统。他们可能已经尝试过内部部署，但出于资源隔离、集中管理或者避免单点故障的原因，想要将普罗米修斯部署在集群外部。这时候需要确保外部普罗米修斯能够访问k8s的API，以及各个组件的metrics端点。 接下来，我得回忆外部普罗米修斯监控k8s的常见方法。通常有两种方式：通过k8s API自动发现，或者手动配置目标。自动发现更灵活，特别是动态环境，但需要配置RBAC和正确的服务账户。手动配置可能适合静态环境，但不够灵活。 然后，需要具体步骤。首先，确保k8s组件（如kubelet、apiserver、coredns等）已经暴露了metrics端口。接着，配置普罗米修斯的服务发现，比如使用kubernetes_sd_configs，配置相应的角色，如node、endpoints、pod等。然后，可能需要relabel_configs来筛选和重写标签，确保目标正确。 权限方面，普罗米修斯需要能够访问k8s API，所以需要创建ServiceAccount，ClusterRole和ClusterRoleBinding。这部分需要详细说明，比如创建具有get、list、watch权限的ClusterRole，并绑定到ServiceAccount，然后外部普罗米修斯使用对应的token进行认证。 另外，要考虑网络访问，外部普罗米修斯需要能访问k8s节点的IP和metrics端口。如果是托管集群，可能需要配置安全组或防火墙规则，允许外部访问。如果是自建集群，可能需要配置NodePort或者LoadBalancer服务来暴露metrics端点。 存储和配置管理方面，外部普罗米修斯的配置文件中需要定义scrape_configs，使用kubernetes_sd_configs，并正确配置TLS和认证信息。可能需要使用Bearer Token文件，比如挂载ServiceAccount的token。 还有可能需要监控自定义的应用，这时候需要确保应用的Pod暴露了metrics端点，并且有正确的annotations或labels供普罗米修斯自动发现。例如，使用prometheus.io/scrape: "true"这样的注解。 最后，可能需要集成Alertmanager和Grafana，进行告警和可视化。这部分用户可能已经了解，但如果有需要的话，可以简要提及。 总结下来，回答需要涵盖服务发现配置、权限设置、网络访问、配置文件和实际监控对象的处理步骤。同时，要提醒用户注意安全，比如使用RBAC最小权限，加密通信等。外部</think> Prometheus 监控 Kubernetes 集群的核心是通过服务发现机制动态获取监控目标，并配合权限配置实现跨集群的数据采集。以下是具体实现步骤和原理： --- ### **1. 前置条件** - **Metrics 端点暴露**：确保 Kubernetes 组件（kubelet、API Server 等）和应用已暴露 Prometheus 格式的 metrics 接口（如 `:10250/metrics`）。 - **网络连通性**：外部 Prometheus 需能访问 Kubernetes 节点的 IP 及 Service 网络（可能需要打通防火墙/NAT）。 --- ### **2. 服务发现配置** 在 Prometheus 的 `prometheus.yml` 中配置 Kubernetes 服务发现模块： ```yaml scrape_configs: - job_name: 'kubernetes-nodes' kubernetes_sd_configs: - role: node # 发现集群所有节点 scheme: https tls_config: insecure_skip_verify: true # 生产环境应配置证书 bearer_token_file: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token relabel_configs: - source_labels: [__address__] regex: '(.*):10250' replacement: '${1}:10255' target_label: __address__ ``` --- ### **3. 权限配置（RBAC）** 为 Prometheus 创建 ServiceAccount 并绑定权限： ```yaml # prometheus-rbac.yaml apiVersion: v1 kind: ServiceAccount metadata: name: prometheus-external namespace: monitoring --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRole metadata: name: prometheus-external rules: - apiGroups: [""] resources: ["nodes", "services", "pods", "endpoints"] verbs: ["get", "list", "watch"] --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRoleBinding metadata: name: prometheus-external roleRef: apiGroup: rbac.authorization.k8s.io kind: ClusterRole name: prometheus-external subjects: - kind: ServiceAccount name: prometheus-external namespace: monitoring ``` 执行 `kubectl apply -f prometheus-rbac.yaml` 应用配置。 --- ### **4. 访问凭证配置** 外部 Prometheus 需使用 ServiceAccount 的 Token 访问 Kubernetes API： ```yaml # 获取 Token（在集群内部执行） kubectl -n monitoring get secret $(kubectl -n monitoring get sa prometheus-external -o jsonpath='{.secrets[0].name}') -o jsonpath='{.data.token}' | base64 -d > token ``` 将生成的 `token` 文件挂载到外部 Prometheus 容器中，并在配置中引用。 --- ### **5. 动态目标 Relabeling** 通过 `relabel_configs` 重写标签，筛选有效监控目标： ```yaml relabel_configs: # 仅抓取带注解 prometheus.io/scrape=true 的 Pod - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_scrape] action: keep regex: true # 从注解中获取自定义 metrics 路径和端口 - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_path] target_label: __metrics_path__ regex: (.+) - source_labels: [__address__, __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_port] regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+) replacement: $1:$2 target_label: __address__ ``` --- ### **6. 高级监控对象** - **API Server**：直接监控 `kubernetes.default.svc:443`。 - **CoreDNS**：通过 Endpoints 发现 `kube-dns` 服务。 - **Node Exporter**：部署 DaemonSet 并在每个节点暴露 `9100` 端口。 --- ### **7. 网络访问模式** | 模式 | 配置方式 | 适用场景 | |--|-----------------------------------|----------------------------| | Direct NodeIP | 直接访问节点 IP + 端口 | 简单环境，节点 IP 可直连 | | NodePort | 通过 NodePort Service 暴露 metrics | 托管集群（如 EKS、GKE） | | Ingress | 通过 Ingress 统一入口 | 需要 HTTPS/域名管理的场景 | --- ### **8. 安全增强** - **TLS 加密**：配置 `tls_config` 使用合法证书。 - **网络策略**：限制 Prometheus 源 IP 访问权限。 - **审计日志**：监控 Kubernetes API 的异常访问。 --- ### **9. 验证与调试** - 访问 Prometheus 的 `Targets` 页面检查状态。 - 使用 `kubectl get --raw /api/v1/nodes/<node>/proxy/metrics` 手动验证端点。 - 查看 Prometheus 日志排查连接问题。 --- 通过以上步骤，外部 Prometheus 可动态监控 Kubernetes 集群的核心组件、节点资源及业务应用，实现跨集群的统一监控体系。对于混合云或多集群场景，可结合 Thanos 或 VictoriaMetrics 实现数据联邦。