Helm chart를 활용한 Prometheus & Grafana Kubernetes에 구성하기

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서론

본 포스팅에서는 Prometheus와 Grafana를 활용하여 분산트랜잭션 환경에서 반드시 필요한 모니터링 방법에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

특히 Kubernetes 환경에서 yaml 파일을 관리하고 배포를 관리하는 Helm Chart를 활용하여 배포하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

본론

먼저 Helm Chart에 대해 간단히 살펴보고 설치를 진행하도록 하겠습니다.

Helm Chart는 Kubernetes의 패키지 매니저 역할을 담당합니다. Chart라는 단위를 통해 Kubernetes Deployment를 관리하고 yaml파일을 등록하여 저장하는 저장소의 역할을 수행합니다.

 

대체로 Kubernetes를 통해 컨테이너 환경과 분산트랜잭션 환경을 구성하는데 가장 어려움을 느끼는 부분이 바로 Dockerfile이나 yaml 파일과 같은 환경 파일을 작성하는데 어려움이 있다는 점입니다.

대부분의 운영자, 개발자는 yaml 파일을 작성하기 시작하면서 부터 포기하는 경우가 많이 있습니다.

저 역시 3년 전.. 처음 접할때 yaml 파일을 보고 이건 대체 뭐지 하면서.. 어려움을 느낀 경험도 있었구요..

 

Helm에서 제공하는 Repository는 github에 등록되어 있습니다. 공개되어 있어 누구나 다운로드를 받을 수 있습니다.

[root@kubemaster ~]# git clone https://github.com/helm/charts.git
Cloning into 'charts'...
remote: Enumerating objects: 20, done.
remote: Counting objects: 100% (20/20), done.
remote: Compressing objects: 100% (20/20), done.
remote: Total 101793 (delta 9), reused 0 (delta 0), pack-reused 101773
Receiving objects: 100% (101793/101793), 27.70 MiB | 8.13 MiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (75670/75670), done.
[root@kubemaster ~]#

위와 같이 다운로드를 받으면 아래와 같이 chart repo를 확인할 수 있으며, chart에는 stable, incubator, test version으로 각각 다양한 Package들이 제공됩니다.

대체로 Helm에서는 stable로 제공되는 안정된 버전의 Chart를 활용하는 것을 권고합니다.

[root@kubemaster stable]# pwd
/root/charts/stable
[root@kubemaster stable]# ls
acs-engine-autoscaler    coredns                 filebeat               horovod                       kubernetes-dashboard     msoms                    phabricator                     rethinkdb               sumologic-fluentd
aerospike                cosbench                fluent-bit             hubot                         kuberos                  mssql-linux              phpbb                           risk-advisor            superset
airflow                  coscale                 fluentd                ignite                        kube-slack               mysql                    phpmyadmin                      rocketchat              swift
ambassador               couchbase-operator      fluentd-elasticsearch  inbucket                      kube-state-metrics       mysqldump                pomerium                        rookout                 sysdig
anchore-engine           couchdb                 g2                     influxdb                      kubewatch                namerd                   postgresql                      sapho                   telegraf
apm-server               dask                    gangway                ingressmonitorcontroller      kured                    nats                     prestashop                      satisfy                 tensorflow-notebook
ark                      dask-distributed        gce-ingress            instana-agent                 lamp                     neo4j                    presto                          schema-registry-ui      tensorflow-serving
artifactory              datadog                 gcloud-endpoints       ipfs                          linkerd                  newrelic-infrastructure  prisma                          sealed-secrets          terracotta
artifactory-ha           dex                     gcloud-sqlproxy        jaeger-operator               locust                   nextcloud                prometheus                      searchlight             testlink
atlantis                 distributed-jmeter      gcp-night-king         janusgraph                    logdna-agent             nfs-client-provisioner   prometheus-adapter              selenium                tomcat
auditbeat                distributed-tensorflow  ghost                  jasperreports                 logstash                 nfs-server-provisioner   prometheus-blackbox-exporter    sematext-agent          traefik
aws-cluster-autoscaler   distribution            gitlab-ce              jenkins                       luigi                    nginx-ingress            prometheus-cloudwatch-exporter  sematext-docker-agent   uchiwa
aws-iam-authenticator    dmarc2logstash          gitlab-ee              joomla                        magento                  nginx-ldapauth-proxy     prometheus-consul-exporter      sensu                   unbound
bitcoind                 docker-registry         gocd                   k8s-spot-rescheduler          magic-ip-address         nginx-lego               prometheus-couchdb-exporter     sentry                  unifi
bookstack                dokuwiki                goldpinger             k8s-spot-termination-handler  magic-namespace          node-problem-detector    prometheus-mongodb-exporter     seq                     vault-operator
buildkite                drone                   grafana                kafka-manager                 mailhog                  node-red                 prometheus-mysql-exporter       signalfx-agent          velero
burrow                   drupal                  graphite               kanister-operator             mariadb                  oauth2-proxy             prometheus-nats-exporter        signalsciences          verdaccio
centrifugo               efs-provisioner         graylog                kapacitor                     mattermost-team-edition  odoo                     prometheus-node-exporter        socat-tunneller         voyager
cerebro                  elastabot               hackmd                 karma                         mcrouter                 opa                      prometheus-operator             sonarqube               vsphere-cpi
cert-manager             elastalert              hadoop                 katafygio                     mediawiki                opencart                 prometheus-postgres-exporter    sonatype-nexus          wavefront
chaoskube                elasticsearch           hazelcast              keel                          memcached                openebs                  prometheus-pushgateway          spark                   weave-cloud
chartmuseum              elasticsearch-curator   hazelcast-jet          keycloak                      mercure                  openiban                 prometheus-rabbitmq-exporter    spark-history-server    weave-scope
chronograf               elasticsearch-exporter  heapster               kiam                          metabase                 openldap                 prometheus-redis-exporter       spartakus               wordpress
clamav                   elastic-stack           heartbeat              kibana                        metallb                  openvpn                  prometheus-snmp-exporter        spinnaker               xray
cloudserver              envoy                   helm-exporter          kong                          metricbeat               orangehrm                prometheus-to-sd                spotify-docker-gc       zeppelin
cluster-autoscaler       etcd-operator           hl-composer            kube2iam                      metrics-server           osclass                  quassel                         spring-cloud-data-flow  zetcd
cluster-overprovisioner  ethereum                hlf-ca                 kubed                         minecraft                owncloud                 rabbitmq                        stackdriver-exporter
cockroachdb              eventrouter             hlf-couchdb            kubedb                        minio                    pachyderm                rabbitmq-ha                     stash
collabora-code           express-gateway         hlf-ord                kube-hunter                   mission-control          parse                    redis                           stellar-core
concourse                external-dns            hlf-peer               kube-lego                     mongodb                  percona                  redis-ha                        stolon
consul                   factorio                hoard                  kube-ops-view                 mongodb-replicaset       percona-xtradb-cluster   redmine                         suitecrm
contour                  falco                   home-assistant         kuberhealthy                  moodle                   pgadmin                  reloader                        sumokube
[root@kubemaster stable]# 

위와 같이 stable 버전으로 제공되는 다양한 Package 중 Prometheus와 Grafana에 대한 구성을 진행해 보겠습니다.

여기서 활용할 패키지는 총 4개로 다음과 같습니다.

[root@kubemaster myhelm]# ls -al
total 4
drwxr-xr-x. 6 root root 132 Mar  3 21:26 .
drwxr-xr-x. 6 root root  68 Mar  3 17:26 ..
drwxr-xr-x. 5 root root 138 Mar  3 17:27 grafana
drwxr-xr-x. 3 root root 110 Mar  3 17:27 kube-state-metrics
drwxr-xr-x. 3 root root 110 Mar  3 17:27 prometheus-node-exporter
drwxr-xr-x. 7 root root 269 Mar  3 17:29 prometheus-operator
[root@kubemaster myhelm]# 

하나의 Chart는 templates와 values 그리고 다시 chart로 구성되어 있습니다.

- templates : Kubernetes Deployment, Service 등의 Kubernetes Object들의 템플릿들을 정의해 놓은 yaml 파일들

- values.yaml : template의 yaml 파일들에 적용할 변수화해놓은 변수들을 넣어줄 파일

- chart : 해당 chart에서 사용할 외부 chart 즉 참조해야 하는 라이브러리 파일

즉 하나의 Chart를 등록하기 위해서는 templates에 정의 된 yaml 파일을 커스터마이징하기 위해 values.yaml 파일을 수정하며, chart 디렉토리에 참조해야 할 라이브러리들 즉 또 다른 Chart의 패키징된 파일을 저장해야 합니다.

Helm은 Client-Server 구조를 취하고 있습니다. 사용자가 사용하는 CLI가 helm이고 실제로 Kubernetes에서 배포를 하고 관리하는 서버는 tiller라고 부릅니다. 그래서 사용자는 우선 Helm을 로컬에 설치하고 tiller를 서버에 배포해서 사용하게 됩니다.

Helm은 Kubernetes 설치 시 Kubespray의 addons 중 하나로 지정하여 손쉽게 설치할 수 있습니다.

물론 수동으로 설치할 수도 있으며, 이때는 helm과 tiller를 함께 설치하여 수동으로 구성해 주어야 합니다.

helm 자체를 설치하는 방법은 워낙 많은 포스팅에서 제공되고 있으니 언급하지 않고 활용 방법에 대해서만 살펴보겠습니다.

앞서 다운로드 받은 helm package 중 grafana, kube-state-metrics, prometheus-node-exporter, prometheus-operator package를 특정 공간에 복사하고 이를 커스터 마이징하여 Chart를 등록해 보도록 하겠습니다.

1) Chart 관리

Chart에서 values.yaml 파일은 yaml 파일에 저장되는 변수의 집합이라고 앞서 살펴보았습니다.

여기서 수정해야 할 부분은 node에 부여되는 label들에 대한 nodeSelector를 지정하여 Prometheus와 Grafana Pod가 특정 서버에 배치될 수 있도록 구성하는 것입니다.

먼저 현재 Node의 Label은 다음과 같습니다.

[root@kubemaster charts]# kubectl get nodes --show-labels
NAME          STATUS   ROLES    AGE     VERSION   LABELS
kubemaster    Ready    master   6h33m   v1.16.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=kubemaster,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/master=
kubeworker1   Ready    <none>   6h32m   v1.16.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,key=monitoring,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=kubeworker1,kubernetes.io/os=linux
kubeworker2   Ready    <none>   6h32m   v1.16.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=kubeworker2,kubernetes.io/os=linux
[root@kubemaster charts]# 

이 중 kubeworker1에만 등록되어 있는 key=monitoring이라는 label을 기반으로 Prometheus와 Grafana를 배치해 보도록 하겠습니다.

[root@kubemaster myhelm]# grep -i '^\ *nodeselector' -A 1 -B 1 grafana/values.yaml
#
nodeSelector:
  key: monitoring
[root@kubemaster myhelm]# grep -i '^\ *nodeselector' -A 1 -B 1 kube-state-metrics/values.yaml
## Ref: https://kubernetes.io/docs/user-guide/node-selection/
nodeSelector:
  key: monitoring
[root@kubemaster myhelm]# grep -i '^\ *nodeselector' -A 1 -B 1 prometheus-node-exporter/values.yaml
##
nodeSelector: {}
#   beta.kubernetes.io/arch: amd64
[root@kubemaster myhelm]# grep -i '^\ *nodeselector' -A 1 -B 1 prometheus-operator/values.yaml
    ##
    nodeSelector:
      key: monitoring
--
      podAnnotations: {}
      nodeSelector:
        key: monitoring
--
  ##
  nodeSelector:
    key: monitoring
--
    ##
    nodeSelector:
      key: monitoring
[root@kubemaster myhelm]# 

위와 같이 grafana, kube-state-metrics, prometheus-node-exporter, prometheus-operator에 대한 volues.yaml을 각각 수정합니다.

모든 nodeSelector에 대한 value를 key: monitoring으로 변경하되 prometheus-node-exporter는 모든 모니터링해야 하는 노드에 배치되어야 하므로 수정없이 nodeSelector: {}를 유지합니다.

values.yaml 파일의 수정이 완료되었으면, 다음으로 prometheus-operator가 Chart를 등록할 때 참조해야 하는 grafana, kube-state-metrics, prometheus-node-exporter에 대한 package를 수행하여 charts 디렉토리에 추가합니다.

[root@kubemaster myhelm]# helm package grafana/
Successfully packaged chart and saved it to: /root/git_repo/myhelm/grafana-5.0.4.tgz
[root@kubemaster myhelm]# helm package kube-state-metrics/
Successfully packaged chart and saved it to: /root/git_repo/myhelm/kube-state-metrics-2.7.1.tgz
[root@kubemaster myhelm]# helm package prometheus-node-exporter/
Successfully packaged chart and saved it to: /root/git_repo/myhelm/prometheus-node-exporter-1.9.0.tgz
[root@kubemaster myhelm]# mv *.tgz prometheus-operator/charts/
[root@kubemaster myhelm]# ls -la prometheus-operator/charts/
total 36
drwxr-xr-x. 2 root root   109 Mar  3 21:26 .
drwxr-xr-x. 7 root root   269 Mar  3 17:29 ..
-rw-r--r--. 1 root root 19298 Mar  3 21:26 grafana-5.0.4.tgz
-rw-r--r--. 1 root root  6653 Mar  3 21:26 kube-state-metrics-2.7.1.tgz
-rw-r--r--. 1 root root  6571 Mar  3 21:26 prometheus-node-exporter-1.9.0.tgz
[root@kubemaster myhelm]#

위와 같이 helm package로 chart를 packaging하고 이를 charts 디렉토리로 move 시킵니다.

2) Prometheus chart 설치

chart를 등록하기 이전에 grafana와 prometheus alertmanage가 사용하는 pv.yaml을 등록합니다.

[root@kubemaster myhelm]# cat pv-monitoring.yaml 
apiVersion: v1 
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-for-alertmanager
spec:
  capacity:
    storage: 50Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:  
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    path: /root/nfs/alertmanager
    server: 192.168.56.102
---
apiVersion: v1 
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-for-grafana
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  volumeMode: Filesystem
  accessModes:  
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  nfs:
    path: /root/nfs/grafana
    server: 192.168.56.102
[root@kubemaster myhelm]#

kubectl create -f pv.yaml 을 등록하면 아래와 같이 pv를 확인할 수 있습니다.

[root@kubemaster myhelm]# kubectl get pv
NAME                  CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
pv-for-alertmanager   50Gi       RWO            Retain           Available                                   3h56m
pv-for-grafana        10Gi       RWO            Retain           Available                                   3h56m
[root@kubemaster myhelm]#

이제 helm install을 활용하여 helm chart를 등록해 보도록 하겠습니다.

(helm install --name [chart_name] --namespace [namespace] [chart_path])

[root@kubemaster prometheus-operator]# pwd
/root/git_repo/myhelm/prometheus-operator
[root@kubemaster prometheus-operator]# helm install --name prometheus --namespace monitoring .
NAME:   prometheus
LAST DEPLOYED: Tue Mar  3 21:32:02 2020
NAMESPACE: monitoring
STATUS: DEPLOYED

RESOURCES:
==> v1/Alertmanager
NAME                                     AGE
prometheus-prometheus-oper-alertmanager  31s

==> v1/ClusterRole
NAME                                       AGE
prometheus-grafana-clusterrole             32s
prometheus-prometheus-oper-operator        32s
prometheus-prometheus-oper-operator-psp    32s
prometheus-prometheus-oper-prometheus      32s
prometheus-prometheus-oper-prometheus-psp  32s
psp-prometheus-kube-state-metrics          32s
psp-prometheus-prometheus-node-exporter    32s

==> v1/ClusterRoleBinding
NAME                                       AGE
prometheus-grafana-clusterrolebinding      32s
prometheus-prometheus-oper-operator        32s
prometheus-prometheus-oper-operator-psp    32s
prometheus-prometheus-oper-prometheus      32s
prometheus-prometheus-oper-prometheus-psp  32s
psp-prometheus-kube-state-metrics          32s
psp-prometheus-prometheus-node-exporter    32s

==> v1/ConfigMap
NAME                                                          DATA  AGE
prometheus-grafana                                            1     32s
prometheus-grafana-config-dashboards                          1     32s
prometheus-grafana-test                                       1     32s
prometheus-prometheus-oper-apiserver                          1     32s
prometheus-prometheus-oper-cluster-total                      1     32s
prometheus-prometheus-oper-controller-manager                 1     32s
prometheus-prometheus-oper-etcd                               1     32s
prometheus-prometheus-oper-grafana-datasource                 1     32s
prometheus-prometheus-oper-k8s-coredns                        1     32s
prometheus-prometheus-oper-k8s-resources-cluster              1     32s
prometheus-prometheus-oper-k8s-resources-namespace            1     32s
prometheus-prometheus-oper-k8s-resources-node                 1     32s
prometheus-prometheus-oper-k8s-resources-pod                  1     32s
prometheus-prometheus-oper-k8s-resources-workload             1     32s
prometheus-prometheus-oper-k8s-resources-workloads-namespace  1     32s
prometheus-prometheus-oper-kubelet                            1     32s
prometheus-prometheus-oper-namespace-by-pod                   1     32s
prometheus-prometheus-oper-namespace-by-workload              1     32s
prometheus-prometheus-oper-node-cluster-rsrc-use              1     32s
prometheus-prometheus-oper-node-rsrc-use                      1     32s
prometheus-prometheus-oper-nodes                              1     32s
prometheus-prometheus-oper-persistentvolumesusage             1     32s
prometheus-prometheus-oper-pod-total                          1     32s
prometheus-prometheus-oper-pods                               1     32s
prometheus-prometheus-oper-prometheus                         1     32s
prometheus-prometheus-oper-proxy                              1     32s
prometheus-prometheus-oper-scheduler                          1     32s
prometheus-prometheus-oper-statefulset                        1     32s
prometheus-prometheus-oper-workload-total                     1     32s

==> v1/DaemonSet
NAME                                 DESIRED  CURRENT  READY  UP-TO-DATE  AVAILABLE  NODE SELECTOR  AGE
prometheus-prometheus-node-exporter  3        3        3      3           3          <none>         31s

==> v1/Deployment
NAME                                 READY  UP-TO-DATE  AVAILABLE  AGE
prometheus-grafana                   1/1    1           1          31s
prometheus-kube-state-metrics        1/1    1           1          31s
prometheus-prometheus-oper-operator  1/1    1           1          31s

==> v1/Pod(related)
NAME                                                 READY  STATUS   RESTARTS  AGE
prometheus-grafana-58d5bbf9f4-dkqxm                  3/3    Running  0         31s
prometheus-kube-state-metrics-556f95ff74-ghb92       1/1    Running  0         31s
prometheus-prometheus-node-exporter-2tkzw            1/1    Running  0         31s
prometheus-prometheus-node-exporter-qmnhh            1/1    Running  0         31s
prometheus-prometheus-node-exporter-s4cbk            1/1    Running  0         31s
prometheus-prometheus-oper-operator-78595b64c-8fqxl  2/2    Running  0         31s

==> v1/Prometheus
NAME                                   AGE
prometheus-prometheus-oper-prometheus  31s

==> v1/PrometheusRule
NAME                                                             AGE
prometheus-prometheus-oper-alertmanager.rules                    30s
prometheus-prometheus-oper-etcd                                  30s
prometheus-prometheus-oper-general.rules                         30s
prometheus-prometheus-oper-k8s.rules                             30s
prometheus-prometheus-oper-kube-apiserver-error                  30s
prometheus-prometheus-oper-kube-apiserver.rules                  30s
prometheus-prometheus-oper-kube-prometheus-node-recording.rules  30s
prometheus-prometheus-oper-kube-scheduler.rules                  30s
prometheus-prometheus-oper-kubernetes-absent                     30s
prometheus-prometheus-oper-kubernetes-apps                       30s
prometheus-prometheus-oper-kubernetes-resources                  30s
prometheus-prometheus-oper-kubernetes-storage                    30s
prometheus-prometheus-oper-kubernetes-system                     30s
prometheus-prometheus-oper-kubernetes-system-apiserver           30s
prometheus-prometheus-oper-kubernetes-system-controller-manager  30s
prometheus-prometheus-oper-kubernetes-system-kubelet             30s
prometheus-prometheus-oper-kubernetes-system-scheduler           30s
prometheus-prometheus-oper-node-exporter                         30s
prometheus-prometheus-oper-node-exporter.rules                   30s
prometheus-prometheus-oper-node-network                          30s
prometheus-prometheus-oper-node-time                             30s
prometheus-prometheus-oper-node.rules                            30s
prometheus-prometheus-oper-prometheus                            30s
prometheus-prometheus-oper-prometheus-operator                   30s

==> v1/Role
NAME                                     AGE
prometheus-grafana-test                  32s
prometheus-prometheus-oper-alertmanager  32s

==> v1/RoleBinding
NAME                                     AGE
prometheus-grafana-test                  32s
prometheus-prometheus-oper-alertmanager  32s

==> v1/Secret
NAME                                                  TYPE    DATA  AGE
alertmanager-prometheus-prometheus-oper-alertmanager  Opaque  1     32s
prometheus-grafana                                    Opaque  3     32s

==> v1/Service
NAME                                                TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP  PORT(S)           AGE
prometheus-grafana                                  ClusterIP  10.233.23.0    <none>       80/TCP            32s
prometheus-kube-state-metrics                       ClusterIP  10.233.4.171   <none>       8080/TCP          31s
prometheus-prometheus-node-exporter                 ClusterIP  10.233.54.30   <none>       9100/TCP          31s
prometheus-prometheus-oper-alertmanager             ClusterIP  10.233.29.188  <none>       9093/TCP          32s
prometheus-prometheus-oper-coredns                  ClusterIP  None           <none>       9153/TCP          32s
prometheus-prometheus-oper-kube-controller-manager  ClusterIP  None           <none>       10252/TCP         32s
prometheus-prometheus-oper-kube-etcd                ClusterIP  None           <none>       2379/TCP          32s
prometheus-prometheus-oper-kube-proxy               ClusterIP  None           <none>       10249/TCP         32s
prometheus-prometheus-oper-kube-scheduler           ClusterIP  None           <none>       10251/TCP         32s
prometheus-prometheus-oper-operator                 ClusterIP  10.233.9.20    <none>       8080/TCP,443/TCP  32s
prometheus-prometheus-oper-prometheus               ClusterIP  10.233.8.84    <none>       9090/TCP          31s

==> v1/ServiceAccount
NAME                                     SECRETS  AGE
prometheus-grafana                       1        32s
prometheus-grafana-test                  1        32s
prometheus-kube-state-metrics            1        32s
prometheus-prometheus-node-exporter      1        32s
prometheus-prometheus-oper-alertmanager  1        32s
prometheus-prometheus-oper-operator      1        32s
prometheus-prometheus-oper-prometheus    1        32s

==> v1/ServiceMonitor
NAME                                                AGE
prometheus-prometheus-oper-alertmanager             30s
prometheus-prometheus-oper-apiserver                30s
prometheus-prometheus-oper-coredns                  30s
prometheus-prometheus-oper-grafana                  30s
prometheus-prometheus-oper-kube-controller-manager  30s
prometheus-prometheus-oper-kube-etcd                30s
prometheus-prometheus-oper-kube-proxy               30s
prometheus-prometheus-oper-kube-scheduler           30s
prometheus-prometheus-oper-kube-state-metrics       30s
prometheus-prometheus-oper-kubelet                  30s
prometheus-prometheus-oper-node-exporter            30s
prometheus-prometheus-oper-operator                 30s
prometheus-prometheus-oper-prometheus               30s

==> v1beta1/ClusterRole
NAME                           AGE
prometheus-kube-state-metrics  32s

==> v1beta1/ClusterRoleBinding
NAME                           AGE
prometheus-kube-state-metrics  32s

==> v1beta1/MutatingWebhookConfiguration
NAME                                  AGE
prometheus-prometheus-oper-admission  31s

==> v1beta1/PodSecurityPolicy
NAME                                     PRIV   CAPS      SELINUX           RUNASUSER  FSGROUP    SUPGROUP  READONLYROOTFS  VOLUMES
prometheus-grafana                       false  RunAsAny  RunAsAny          RunAsAny   RunAsAny   false     configMap,emptyDir,projected,secret,downwardAPI,persistentVolumeClaim
prometheus-grafana-test                  false  RunAsAny  RunAsAny          RunAsAny   RunAsAny   false     configMap,downwardAPI,emptyDir,projected,secret
prometheus-kube-state-metrics            false  RunAsAny  MustRunAsNonRoot  MustRunAs  MustRunAs  false     secret
prometheus-prometheus-node-exporter      false  RunAsAny  RunAsAny          MustRunAs  MustRunAs  false     configMap,emptyDir,projected,secret,downwardAPI,persistentVolumeClaim,hostPath
prometheus-prometheus-oper-alertmanager  false  RunAsAny  RunAsAny          MustRunAs  MustRunAs  false     configMap,emptyDir,projected,secret,downwardAPI,persistentVolumeClaim
prometheus-prometheus-oper-operator      false  RunAsAny  RunAsAny          MustRunAs  MustRunAs  false     configMap,emptyDir,projected,secret,downwardAPI,persistentVolumeClaim
prometheus-prometheus-oper-prometheus    false  RunAsAny  RunAsAny          MustRunAs  MustRunAs  false     configMap,emptyDir,projected,secret,downwardAPI,persistentVolumeClaim

==> v1beta1/Role
NAME                AGE
prometheus-grafana  32s

==> v1beta1/RoleBinding
NAME                AGE
prometheus-grafana  32s

==> v1beta1/ValidatingWebhookConfiguration
NAME                                  AGE
prometheus-prometheus-oper-admission  30s


NOTES:
The Prometheus Operator has been installed. Check its status by running:
  kubectl --namespace monitoring get pods -l "release=prometheus"

Visit https://github.com/coreos/prometheus-operator for instructions on how
to create & configure Alertmanager and Prometheus instances using the Operator.
[root@kubemaster prometheus-operator]# helm list
NAME            REVISION        UPDATED                         STATUS          CHART                           APP VERSION     NAMESPACE 
prometheus      1               Tue Mar  3 21:32:02 2020        DEPLOYED        prometheus-operator-8.10.0      0.36.0          monitoring
[root@kubemaster prometheus-operator]# helm get notes prometheus
NOTES:
The Prometheus Operator has been installed. Check its status by running:
  kubectl --namespace monitoring get pods -l "release=prometheus"

Visit https://github.com/coreos/prometheus-operator for instructions on how
to create & configure Alertmanager and Prometheus instances using the Operator.
[root@kubemaster prometheus-operator]#

 

위와 같이 chart install이 정상적으로 완료되면 helm list로 등록된 chart를 확인할 수 있습니다.

Kubernetes에 정상 배포되었는지 확인해 보도록 하겠습니다.

[root@kubemaster stable]# kubectl get all -n monitoring
NAME                                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/alertmanager-prometheus-prometheus-oper-alertmanager-0   2/2     Running   0          2m37s
pod/prometheus-grafana-58d5bbf9f4-dkqxm                      3/3     Running   0          2m42s
pod/prometheus-kube-state-metrics-556f95ff74-ghb92           1/1     Running   0          2m42s
pod/prometheus-prometheus-node-exporter-2tkzw                1/1     Running   0          2m42s
pod/prometheus-prometheus-node-exporter-qmnhh                1/1     Running   0          2m42s
pod/prometheus-prometheus-node-exporter-s4cbk                1/1     Running   0          2m42s
pod/prometheus-prometheus-oper-operator-78595b64c-8fqxl      2/2     Running   0          2m42s
pod/prometheus-prometheus-prometheus-oper-prometheus-0       3/3     Running   1          2m26s

NAME                                              TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
service/alertmanager-operated                     ClusterIP   None            <none>        9093/TCP,9094/TCP,9094/UDP   2m37s
service/prometheus-grafana                        ClusterIP   10.233.23.0     <none>        80/TCP                       2m43s
service/prometheus-kube-state-metrics             ClusterIP   10.233.4.171    <none>        8080/TCP                     2m42s
service/prometheus-operated                       ClusterIP   None            <none>        9090/TCP                     2m26s
service/prometheus-prometheus-node-exporter       ClusterIP   10.233.54.30    <none>        9100/TCP                     2m42s
service/prometheus-prometheus-oper-alertmanager   ClusterIP   10.233.29.188   <none>        9093/TCP                     2m43s
service/prometheus-prometheus-oper-operator       ClusterIP   10.233.9.20     <none>        8080/TCP,443/TCP             2m43s
service/prometheus-prometheus-oper-prometheus     ClusterIP   10.233.8.84     <none>        9090/TCP                     2m42s

NAME                                                 DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
daemonset.apps/prometheus-prometheus-node-exporter   3         3         3       3            3           <none>          2m42s

NAME                                                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/prometheus-grafana                    1/1     1            1           2m42s
deployment.apps/prometheus-kube-state-metrics         1/1     1            1           2m42s
deployment.apps/prometheus-prometheus-oper-operator   1/1     1            1           2m42s

NAME                                                            DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/prometheus-grafana-58d5bbf9f4                   1         1         1       2m42s
replicaset.apps/prometheus-kube-state-metrics-556f95ff74        1         1         1       2m42s
replicaset.apps/prometheus-prometheus-oper-operator-78595b64c   1         1         1       2m42s

NAME                                                                    READY   AGE
statefulset.apps/alertmanager-prometheus-prometheus-oper-alertmanager   1/1     2m37s
statefulset.apps/prometheus-prometheus-prometheus-oper-prometheus       1/1     2m26s
[root@kubemaster stable]#

위와 같이 모든 Pod가 정상 배포되어 Running 상태이며, Service, Deployment, DaemonSet, ReplicatSet, StatefulSet 등이 모두 정상 구성되어 있습니다.

특히 Pod가 Node Label에 맞게 배치되었는지 여부를 확인해야 합니다.

[root@kubemaster stable]# kubectl get pod -n monitoring -o wide
NAME                                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
alertmanager-prometheus-prometheus-oper-alertmanager-0   2/2     Running   0          4m27s   10.233.124.37    kubeworker1   <none>           <none>
prometheus-grafana-58d5bbf9f4-dkqxm                      3/3     Running   0          4m32s   10.233.124.36    kubeworker1   <none>           <none>
prometheus-kube-state-metrics-556f95ff74-ghb92           1/1     Running   0          4m32s   10.233.124.35    kubeworker1   <none>           <none>
prometheus-prometheus-node-exporter-2tkzw                1/1     Running   0          4m32s   192.168.56.102   kubemaster    <none>           <none>
prometheus-prometheus-node-exporter-qmnhh                1/1     Running   0          4m32s   192.168.56.101   kubeworker2   <none>           <none>
prometheus-prometheus-node-exporter-s4cbk                1/1     Running   0          4m32s   192.168.56.103   kubeworker1   <none>           <none>
prometheus-prometheus-oper-operator-78595b64c-8fqxl      2/2     Running   0          4m32s   10.233.124.34    kubeworker1   <none>           <none>
prometheus-prometheus-prometheus-oper-prometheus-0       3/3     Running   1          4m16s   10.233.124.39    kubeworker1   <none>           <none>
[root@kubemaster stable]# 

위와 같이 배치된 노드가 kubeworker1 즉 key=monitoring이 등록된 서버임을 확인할 수 있으며, node-exporter의 경우 daemonset으로 모든 노드에 배포되어 있습니다.

3) Dashboard 활용

다음으로 Prometheus와 Grafana의 Dashboard 활용 방법에 대해 살펴보겠습니다.

현재 Prometheus와 Grafana는 위에서 확인한 바와 같이 Service를 모두 ClusterIP로 구성되어 있습니다.

이를 직접 바로 접근 가능하도록 NodePort로 변경하여 구성해 보도록 하겠습니다.

kubectl edit 명령어를 활용하여 Grafana는 NodePort 30001, Prometheus는 NodePort 30002로 구성합니다.

[Grafana yaml]
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  creationTimestamp: "2020-03-03T12:32:44Z"
  labels:
    app.kubernetes.io/instance: prometheus
    app.kubernetes.io/managed-by: Tiller
    app.kubernetes.io/name: grafana
    app.kubernetes.io/version: 6.6.2
    helm.sh/chart: grafana-5.0.4
  name: prometheus-grafana
  namespace: monitoring
  resourceVersion: "40379"
  selfLink: /api/v1/namespaces/monitoring/services/prometheus-grafana
  uid: 6abbf5f4-e965-4efa-867c-6927b06cc1d4
spec:
  clusterIP: 10.233.23.0
  ports:
  - name: service
    nodePort: 30001
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 3000
  selector:
    app.kubernetes.io/instance: prometheus
    app.kubernetes.io/name: grafana
  sessionAffinity: None
  type: NodePort
status:
  loadBalancer: {}

[Prometheus yaml]
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  creationTimestamp: "2020-03-03T12:32:45Z"
  labels:
    app: prometheus-operator-prometheus
    chart: prometheus-operator-8.10.0
    heritage: Tiller
    release: prometheus
    self-monitor: "true"
  name: prometheus-prometheus-oper-prometheus
  namespace: monitoring
  resourceVersion: "40388"
  selfLink: /api/v1/namespaces/monitoring/services/prometheus-prometheus-oper-prometheus
  uid: b91772e9-11f9-4db1-8939-2300ee5ef5c7
spec:
  clusterIP: 10.233.8.84
  ports:
  - name: web
    nodePort: 30002
    port: 9090
    protocol: TCP
    targetPort: 9090
  selector:
    app: prometheus
    prometheus: prometheus-prometheus-oper-prometheus
  sessionAffinity: None
  type: NodePort
status:
  loadBalancer: {}

위와 같이 service를 편집한 후 Service를 재확인해 보도록 하겠습니다.

[root@kubemaster stable]# kubectl get svc -n monitoring
NAME                                      TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
alertmanager-operated                     ClusterIP   None            <none>        9093/TCP,9094/TCP,9094/UDP   15m
prometheus-grafana                        NodePort    10.233.23.0     <none>        80:30001/TCP                 15m
prometheus-kube-state-metrics             ClusterIP   10.233.4.171    <none>        8080/TCP                     15m
prometheus-operated                       ClusterIP   None            <none>        9090/TCP                     14m
prometheus-prometheus-node-exporter       ClusterIP   10.233.54.30    <none>        9100/TCP                     15m
prometheus-prometheus-oper-alertmanager   ClusterIP   10.233.29.188   <none>        9093/TCP                     15m
prometheus-prometheus-oper-operator       ClusterIP   10.233.9.20     <none>        8080/TCP,443/TCP             15m
prometheus-prometheus-oper-prometheus     NodePort    10.233.8.84     <none>        9090:30002/TCP               15m
[root@kubemaster stable]#

위와 같이 NodePort로 변경된 것을 확인할 수 있습니다.

이제 이를 기반으로 Dashboard에 접근해 보겠습니다.

먼저 Grafana 입니다.

Default ID : admin

Default PW : prom-operator

접근은 NodePort로 구성하여 Kubernetes의 클러스터에 포함되어 있는 모든 노드에서 접근이 가능하며, 30001포트입니다.

로그인 ID/PW를 입력하면 다음과 같은 메인 화면에 접속할 수 있습니다.

이중 기본으로 구성되어 있는 다양한 메인 화면 필터를 이용하여 몇몇 주요 모니터링 요소를 살펴보겠습니다.

상단의 Home이라고 표기되어 있는 콤보박스를 클릭하면 아래와 같은 다양한 필터 화면을 볼 수 있습니다.

이중 Compute Resources/Cluster, Compute Resources/Namespace(Pod), Compute Resource/Node(Pods), Compute Resources/Pod 등의 리소스를 확인할 수 있습니다.

이와 같은 기본으로 제공되는 정보이외에도 

왼쪽의 + Create를 활용하여 원하는 대시보드를 커스터 마이징할 수 있으며, 데이터베이스를 추가하여 정보를 필터링할 수도 있습니다. 이로 인해 Grafana는 Prometheus 뿐만 아니라 다양한 저장소와 연결되어 데이터를 표출할 수 있습니다.

 

다음으로 Prometheus Dashboard입니다.

마찬가지로 NodePort로 기동되어 있어 모든 Kubernetes Cluster Node에서 접근이 가능하며, 30002 포트로 접근합니다.

최초 로그인 시 아래 화면에 접근할 수 있습니다.

Prometheus가 수집한 데이터의 Raw 데이터와 이를 기반으로 Graph로 표출한 내용을 살펴볼 수 있습니다. Query에 사용가능한 다양한 Expression을 사용할 수 있으며, 이 중 하나를 조회해 보겠습니다.

위는 container_memory_usage_bytes에 대한 Query 결과를 그래프로 조회한 화면입니다.

그 밖에 targets에서는 다양한 monitoring 대상 특히 node-exporter가 배치된 노드 정보가 표출되며, Alerts에서는 알람 기능에 대해 표출합니다.

사실 그래픽 적으로 뛰어난 표출 방식이 아니다 보니 Grafana를 활용하여 운영환경에 적합하게 커스터마이징하는것이 효율성을 높일 수 있습니다.

결론

지금까지 Kubernetes Package Manager인 Helm을 활용하여 Prometheus와 Grafana를 배포해 보았습니다. Prometheus와 Grafana는 사실 이정도 수준으로 살펴볼 수 있는 Echo System이 아닌 보다 복잡하면서도 다양한 기능을 제공하고 있습니다. 나중에 시간이 되면 자세하게 포스팅해보는 시간을 갖어 보도록 하겠습니다.

다만 이정도의 기능만으로도 충분히 분산트랜잭션에 대한 모니터링 및 관리가 가능하다는 점을 미루어 컨테이너 환경 특히 MSA 환경을 적용하는 많은 IT 구독자 분들께서는 한번쯤 설치해보고 운영해 보는 것이 어떨지 싶네요.

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