Prometheus چیست؟ چه کاربردی در مانیتورینگ دارد؟
در دنیای مدرن توسعه نرم افزار، زمانی که صدها سرویس کوچک به صورت پویا در حال اجرا، توقف و تغییر هستند، ابزارهای سنتی مانیتورینگ دیگر پاسخگو نیستند. در این میان Prometheus به عنوان ابزاری طلایی برای مانیتورینگ سیستمهای Cloud-Native ظهور کرده است.
Prometheus چیست؟
پرومتئوس یک سیستم مانیتورینگ و هشداردهی متن باز است که در ابتدا توسط شرکت SoundCloud در سال 2012 توسعه یافت. هدف اصلی این تیم، ساخت نرم افزاری بود که بتواند با معماریهای پویا و میکروسرویسها سازگار باشد و برخلاف ابزارهای قدیمی مانند Nagios، مدلی داده محور و چندبعدی ارائه دهد. در سال 2016، پرومتئوس پس از کوبرنیتز، به عنوان دومین پروژه رسمی به بنیاد رایانش ابری بومی پیوست. این اتفاق نقطه عطفی بود که Prometheus را به استاندارد صنعتی مانیتورینگ در اکوسیستم کانتینری تبدیل کرد.
در هسته Prometheus، همه چیز حول محور دادههای سری زمانی میچرخد. این یعنی دادهها به صورت جریانهای از مقادیر عددی که با زمان برچسب گذاری شدهاند ذخیره میشوند. هر سری زمانی با نام متریک و مجموعهای از جفتهای کلید-مقدار که برچسب نامیده میشوند شناسایی میگردند.
ویژگیهای کلیدی Prometheus
پرومتئوس با رویکردی متفاوت نسب به ابزارهای پیشین طراحی شده است. ویژگیهای متمایزکننده آن عبارتند از:
مدلهای چندبعدی
قدرتمندترین ویژگی پرومتئوس، استفاده از Label است. در سیستمهای سنتی، نام متریک باید تمام اطلاعات را در خود جای میداد، اما در پرومتئوس، شما یک متریک دارید. این ویژگی امکان فیلترینگ و تجمیع دادهها را با انعطاف پذیری بی نظیری فراهم میکند.
زبان پرس و جوی PromQL
پرومتئوس از یک زبان پرس و جوی تابع بسیار قدرتمند به نام PromQL بهره میبرد. این زبان به کاربر اجازه میدهد تا دادههای سری زمانی را انتخاب، ترکیب و محاسبه کند.
استقلال و قابلیت اطمینان
هر سرور پرومتئوس کاملا مستقل است و به ذخیره سازی تحت شبکه یا سرویسهای خارجی وابسته نیست. این طراحی باعث میشود حتی زمانی که سایر بخشهای زیرساخت شما از کار افتادهاند، پرومتئوس همچنان به کار خود ادامه دهد و شما بتوانید علت خرابی را تشخیص دهید.
معماری فنی Prometheus
معماری پرومتئوس از چندین جز تشکیل شده است که با هم یک اکوسیستم کامل را میسازد. درک تعامل این اجزا برای تسلط بر این ابزار ضروری است.
سرور پرومتئوس
قلب تپنده سیستم است که سه وظیفه اصلی دارد:
- Retrieval: جمع آوری متریکها از هدفها.
- Storage: ذخیره متریکها در دیتابیس سری زمانی محلی.
- PromQL Engine: پردازش پرس و جوها و ارائه پاسخ.
مدل Pull در مقابل مدل Push
برخلاف بسیاری از سیستمهای مانیتورینگ که ایجنتها دادهها را به سرور میفرستند، پرومتئوس از مدل Pull استفاده میکند. یعنی سرور Prometheus در بازههای مشخص به آدرس سرویسهای شما مراجعه کرده و متریکها را Scrape میکند. در این مدل پرومتئوس میداند که چه سرویسهایی باید وجود داشته باشند، اگر سرویسی پاسخ ندهد، این ابزار فورا متوجه میشود که آن سرویس Down شده است. همچنین این روش از بمباران شدن سرور توسط دادههای زیاد جلوگیری میکند.
کشف سرویس
در محیطهای ابری مانند نرم افزار Kubernetes، کانتینرها آدرس IP ثابتی ندارند و مدام در حال تغییرند. پرومتئوس نمیتواند یک فایل کانفیگ ثابت از IPها داشته باشد. در اینجا Service Discovery وارد میشود. پرومتئوس با API پلتفرمهایی مانند Kubernetes، AWS یا Consul ارتباط میگیرد تا لیست زندهای از تمام سرویسهای موجود را دریافت و آنها را مانیتور کند.
صادرکنندها (Exporters)
همه نرم افزارها به طور پیش فرض متریکها را با فرمت پرومتئوس ارائه نمیدهند. صادرکنندهها برنامههای کوچکی هستند که در کنار سرویس اصلی نصب میشوند، دادهها را از سرویس میگیرند و آنها را به فرمت قابل فهم برای پرومتئوس ترجمه میکنند.
Pushgateway
برای کارهایی که عمر کوتاهی دارند و قبل از رسیدن زمان Scrape بعدی تمام میشوند (مانند اسکریپت بکاپ گیری)، نمیتوان از مدل Pull استفاده کرد. این سرویسها متریکهای خود را به Pushgateway میفرستند و سپس پرومتئوس آنها را جمع آوری میکند.
مدیریت هشدارها
سرور پرومتئوس قوانین هشدار را بررسی میکند. اگر شرایطی نقض شود، مثلا دمای CPU بالا رود یا اینگونه موارد، یک هشدار به AlertManager ارسال میشود.
سرور مجازی بهینه برای مانیتورینگ
زیرساخت خود را با قدرت Prometheus و سرعت خیرهکننده سرورهای مجازی ما پایش کنید.
انواع متریکها در پرومتئوس
درک چهار نوع اصلی متریک در پرومتئوس برای تعریف صحیح مانیتورینگ حیاتی است:
- Counter: مقداری که فقط میتواند افزایش یابد ( مانند تعداد کل درخواستهای HTTP، تعداد خطاهای رخ داده )
- Gauge: مقداری که میتواند بالا و پایین برود (مانند حافظه مصرفی فعلی، دمای CPU، تعداد Goroutineهای در حال اجرا)
- Histogram: برای بررسی توزیع آماری دادهها استفاده میشود. معمولا برای اندازه گیری طول مدت درخواستها یا سایر پاسخها کاربرد دارد.
- Summary: مشابه هیستوگرام است اما محاسبات Quantile را در سمت کلاینت انجام میدهد.
مصورسازی با Grafana
پرومتئوس خود دارای یک رابط کاربری وب ساده برای بررسی وضعیت و اجرای کوئریها است، اما برای داشبوردهای مدیریتی و زیبا طراحی نشده است. در اکوسیستم DevOps، پرومتئوس تقریبا همیشه با نرم افزار Grafana جفت میشود. گرافانا به پرومتئوس متصل میشود، کوئریهای PromQL را اجرا میکند و نتایج را در قالب نمودارهای خطی، عقربهای، جداول و نقشههای حرارتی نمایش میدهد. ترکیب این دو ابزار، قدرتمندترین ترکیب مانیتورینگ متن باز جهان را میسازد.
محدودیتها و چالشهای Prometheus
مانند باقی ابزارها، پرومتئوس نیز محدودیتهای خود را دارد و برای هر سناریویی مناسب نیست:
- دقت 100 درصدی: پرومتئوس برای مانیتورینگ عملیاتی طراحی شده نه برای حسابرسی مالی. اگر دقت 100 درصدی در تک تک ایونتها نیاز دارید، پرومتئوس ابزار مناسبی نیست، زیرا ممکن است برخی نمونه برداریها در فواصل Scrape از دست بروند.
- ذخیره سازی طولانی مدت: پرومتئوس برای نگهداری دادهها روی دیسک محلی طراحی شده است و معمولا برای نگهداری دادههای چند هفته یا چند ماه مناسب است. برای نگهداری دادههای چند ساله، باید از راه حلهای تکمیلی مانند Thanos یا Cortex استفاده کرد که دادههای پرومتئوس را به Object Storage منتقل میکنند.
- لاگینگ و تریسینگ: پرومتئوس ابزار متریک است، نه ابزار مدیریت لاگ. اگرچه میتوان آن را با ابزارهای لاگ ادغام کرد، ما وظیف اصلی پرومتئوس تحلیل اعداد است.
نتیجه گیری
پرومتئوس با تغییر پارادایم از مانیتورینگ مبتنی بر میزبان به مانیتورینگ مبتنی بر سرویس، قوانین بازی را دگرگون کرد. معماری منعطف، زبان پرس و جوی قدرتمند PromQL و هماهنگی ذاتی با محیطهای ابری و کوبرنیتز، آن را به انتخابی بی رقیب برای مهندسان DevOps و SRE تبدیل کرده است. اگر به دنبال سیستمی هستید که بتواند پا به پای سرعت تغییرات زیرساخت مدرن شما حرکت کند، مقیاس پذیر باشد و بینش عمیقی از سلامت سیستمهایتان ارائه دهد، یادگیری و استقرار Prometheus اولین و مهمترین قدم شما خواهد بود. این ابزار فقط یک نرم افزار نیست، بلکه زبانی مشترک برای درک رفتار سیستمهای پیچیده امروزی است.
سوالات متداول
این دو ابزار رقیب نیستند بلکه مکمل یکدیگرند.
- Prometheus: مسئول جمع آوری، ذخیره سازی و پردازش دادهها است.
- Grafana: ابزاری برای نمایش گرافیکی و زیباسازی آن دادهها است.
بله کاملا. اگرچه پرومتئوس ریشه در لینوکس دارد، اما برای ویندوز یک Exporter رسمی به نام windows_exporter وجود دارد. شما این فایل را روی ویندوز نصب میکنید و پرومتئوس میتواند مصرف CPU، حافظه، دیسک و وضعیت سرویسهای IIS یا SQL Server را مانیتور کند.
خیر، یکی از بزرگترین مزایای پرومتئوس سبک بودن آن است. از آنجا که Exporterها برنامههای بسیار کوچکی هستند و فقط یک صفحه متنی ساده ارائه میدهند، سربار بسیار ناچیزی روی CPU و شبکه ایجاد میکنند. همچنین چون پرومتئوس دادهها را میخواند، اگر سرور مانیتورینگ شما کند شود و یا از کار بیفتد، هیچ تاثیری روی سرویس اصلی شما نخواهد داشت.
منابع
- https://grafana.com/docs/grafana/latest/fundamentals/intro-to-prometheus/
اولین دیدگاه را اضافه کنید.