什么是 Prometheus Operator

在第八章中，为了在 Kubernetes 能够方便的管理和部署 Prometheus，我们使用 ConfigMap 来管理 Prometheus 配置文件。每次对 Prometheus 配置文件进行升级时，，我们需要手动移除已经运行的 Pod 实例，从而让 Kubernetes 可以使用最新的配置文件创建 Prometheus。 而如果当应用实例的数量更多时，通过手动的方式部署和升级 Prometheus 过程繁琐并且效率低下。

从本质上来讲 Prometheus 属于是典型的有状态应用，而其有包含了一些自身特有的运维管理和配置管理方式。而这些都无法通过 Kubernetes 原生提供的应用管理概念实现自动化。为了简化这类应用程序的管理复杂度，CoreOS率先引入了 Operator 的概念，并且首先推出了针对在 Kubernetes 下运行和管理 Etcd 的 Etcd Operator。并随后推出了 Prometheus Operator。

Prometheus Operator 的工作原理

从概念上来讲 Operator 就是针对管理特定应用程序的，在 Kubernetes 基本的 Resource 和 Controller 的概念上，以扩展 Kubernetes api 的形式。帮助用户创建，配置和管理复杂的有状态应用程序。从而实现特定应用程序的常见操作以及运维自动化。

在 Kubernetes 中我们使用 Deployment、DamenSet，StatefulSet 来管理应用 Workload，使用 Service，Ingress 来管理应用的访问方式，使用 ConfigMap 和 Secret 来管理应用配置。我们在集群中对这些资源的创建，更新，删除的动作都会被转换为事件 (Event)，Kubernetes 的 Controller Manager 负责监听这些事件并触发相应的任务来满足用户的期望。这种方式我们成为声明式，用户只需要关心应用程序的最终状态，其它的都通过Kubernetes 来帮助我们完成，通过这种方式可以大大简化应用的配置管理复杂度。

而除了这些原生的 Resource 资源以外，Kubernetes 还允许用户添加自己的自定义资源 (Custom Resource)。并且通过实现自定义 Controller 来实现对 Kubernetes 的扩展。

如下所示，是Prometheus Operator的架构示意图：

Prometheus Operator架构

Prometheus Operator架构

Prometheus的本职就是一组用户自定义的CRD资源以及Controller的实现，Prometheus Operator负责监听这些自定义资源的变化，并且根据这些资源的定义自动化的完成如Prometheus Server自身以及配置的自动化管理工作。

Prometheus Operator能做什么

要了解Prometheus Operator能做什么，其实就是要了解Prometheus Operator为我们提供了哪些自定义的Kubernetes资源，列出了Prometheus Operator目前提供的️4类资源：

  • Prometheus：声明式创建和管理Prometheus Server实例；
  • ServiceMonitor：负责声明式的管理监控配置；
  • PrometheusRule：负责声明式的管理告警配置；
  • Alertmanager：声明式的创建和管理Alertmanager实例。

简言之，Prometheus Operator能够帮助用户自动化的创建以及管理Prometheus Server以及其相应的配置。

在Kubernetes集群中部署Prometheus Operator

在Kubernetes中安装Prometheus Operator非常简单，用户可以从以下地址中过去Prometheus Operator的源码：

  1. git clone https://github.com/coreos/prometheus-operator.git

这里，我们为Promethues Operator创建一个单独的命名空间monitoring：

  1. kubectl create namespace monitoring

由于需要对Prometheus Operator进行RBAC授权，而默认的bundle.yaml中使用了default命名空间，因此，在安装Prometheus Operator之前需要先替换一下bundle.yaml文件中ClusterRoleBinding以及ServiceAccount的namespace定义。 通过运行一下命令安装Prometheus Operator的Deployment实例：

  1. $ kubectl -n monitoring apply -f bundle.yaml
  2. clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/prometheus-operator created
  3. clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/prometheus-operator created
  4. deployment.apps/prometheus-operator created
  5. serviceaccount/prometheus-operator created

Prometheus Operator通过Deployment的形式进行部署，为了能够让Prometheus Operator能够监听和管理Kubernetes资源同时也创建了单独的ServiceAccount以及相关的授权动作。

查看Prometheus Operator部署状态，以确保已正常运行：

  1. $ kubectl -n monitoring get pods
  2. NAME                                   READY     STATUS    RESTARTS   AGE
  3. prometheus-operator-6db8dbb7dd-2hz55   1/1       Running   0          19s