技术干货|Prometheus告警及告警规则

前面的内容介绍了Prometheus的组件、PromQL查询语句等知识，接下我们将学习Prometheus告警处理系列知识，还有不懂的伙伴可以找老师进行交流和辅导喔！

告警简介

告警能力在Prometheus的架构中被划分成两个独立的部分。如下所示，通过在Prometheus中定义AlertRule（告警规则），Prometheus会周期性的对告警规则进行计算，如果满足告警触发条件就会向Alertmanager发送告警信息。

（告警处理)

在Prometheus中一条告警规则主要由以下几部分组成：

告警名称：用户需要为告警规则命名，当然对于命名而言，需要能够直接表达出该告警的主要内容

告警规则：告警规则实际上主要由PromQL进行定义，其实际意义是当表达式（PromQL）查询结果持续多长时间（During）后出发告警

在Prometheus中，还可以通过Group（告警组）对一组相关的告警进行统一定义，这些定义都是通过YAML文件来统一管理。

Alertmanager作为一个独立的组件，负责接收并处理来自Prometheus Server(也可以是其它的客户端程序)的告警信息。Alertmanager可以对这些告警信息进行进一步的处理，比如当接收到大量重复告警时能够消除重复的告警信息，同时对告警信息进行分组并且路由到正确的通知方，Prometheus内置了对邮件，Slack等多种通知方式的支持，同时还支持与Webhook的集成，以支持更多定制化的场景。

01Alertmanager特性

Alertmanager除了提供基本的告警通知能力以外，还主要提供了如：分组、抑制以及静默等告警特性：

(Alertmanager特性)

01分组

分组机制可以将详细的告警信息合并成一个通知。在某些情况下，比如由于系统宕机导致大量的告警被同时触发，在这种情况下分组机制可以将这些被触发的告警合并为一个告警通知，避免一次性接受大量的告警通知，而无法对问题进行快速定位。

例如，当集群中有数百个正在运行的服务实例，并且为每一个实例设置了告警规则。假如此时发生了网络故障，可能导致大量的服务实例无法连接到数据库，结果就会有数百个告警被发送到Alertmanager。

而作为用户，可能只希望能够在一个通知中中就能查看哪些服务实例收到影响。这时可以按照服务所在集群或者告警名称对告警进行分组，而将这些告警内聚在一起成为一个通知。

告警分组，告警时间，以及告警的接受方式可以通过Alertmanager的配置文件进行配置。

02抑制

抑制是指当某一告警发出后，可以停止重复发送由此告警引发的其它告警的机制。

例如，当集群不可访问时触发了一次告警，通过配置Alertmanager可以忽略与该集群有关的其它所有告警。这样可以避免接收到大量与实际问题无关的告警通知。

抑制机制同样通过Alertmanager的配置文件进行设置。

03静默

静默提供了一个简单的机制可以快速根据标签对告警进行静默处理。如果接收到的告警符合静默的配置，Alertmanager则不会发送告警通知。

静默设置需要在Alertmanager的Werb页面上进行设置。

自定义告警规则

Prometheus中的告警规则允许你基于PromQL表达式定义告警触发条件，Prometheus后端对这些触发规则进行周期性计算，当满足触发条件后则会触发告警通知。默认情况下，用户可以通过Prometheus的Web界面查看这些告警规则以及告警的触发状态。当Promthues与Alertmanager关联之后，可以将告警发送到外部服务如Alertmanager中并通过Alertmanager可以对这些告警进行进一步的处理。

先来看下一条典型的告警规则，如下所示：

groups:
- name: example
rules:
- alert: HighErrorRate
expr: job:request_latency_seconds:mean5m{job="myjob"} > 0.5
for: 10m
labels:
severity: page
annotations:
summary: High request latency
description: description info

在告警规则文件中，我们可以将一组相关的规则设置定义在一个group下。在每一个group中我们可以定义多个告警规则(rule),一条告警规则主要由以下几部分组成：

alert：告警规则的名称；

expr：基于PromQL表达式告警触发条件，用于计算是否有时间序列满足该条件；

for：评估等待时间，可选参数。用于表示只有当触发条件持续一段时间后才发送告警。在等待期间新产生告警的状态为pending；

labels：自定义标签，允许用户指定要附加到告警上的一组附加标签；

annotations：用于指定一组附加信息，比如用于描述告警详细信息的文字等，annotations的内容在告警产生时会一同作为参数发送到Alertmanager；

为了能够让Prometheus能够启用定义的告警规则，我们需要在Prometheus全局配置文件中通过rule_files指定一组告警规则文件的访问路径，Prometheus启动后会自动扫描这些路径下规则文件中定义的内容，并且根据这些规则计算是否向外部发送通知：​​​​​​​

rule_files:
[ - <filepath_glob> ... ]

默认情况下Prometheus会每分钟对这些告警规则进行计算，如果用户想定义自己的告警计算周期，则可以通过evaluation_interval 来覆盖默认的计算周期：​​​​​​​

global:
[ evaluation_interval: <duration> | default = 1m ]

01模板化

一般来说，在告警规则文件的annotations中使用summary 描述告警的概要信息， description 用于描述告警的详细信息。同时Alertmanager的UI也会根据这两个标签值，显示告警信息。为了让告警信息具有更好的可读性，Prometheus支持模板化label和annotations的中标签的值。

通过$labels.<labelname> 变量可以访问当前告警实例中指定标签的值。$value则可以获取当前PromQL表达式计算的样本值。​​​​​​​

# To insert a firing element's label values:
{{ $labels.<labelname> }}
# To insert the numeric expression value of the firing element:
{{ $value }}

例如，可以通过模板化优化summary以及description的内容的可读性：​​​​​​​

groups:
- name: example
rules:
# Alert for any instance that is unreachable for >5 minutes.
- alert: InstanceDown
expr: up == 0
for: 5m
labels:
severity: page
annotations:
summary: "Instance {{ $labels.instance }} down"
description: "{{ $labels.instance }} of job {{ $labels.job }} has been down
for more than 5 minutes."
# Alert for any instance that has a median request latency >1s.
- alert: APIHighRequestLatency
expr: api_http_request_latencies_second{quantile="0.5"} > 1
for: 10m
annotations:
summary: "High request latency on {{ $labels.instance }}"
description: "{{ $labels.instance }} has a median request latency above 1s
(current value: {{ $value }}s)"

02查看告警状态

如下所示，用户可以通过Prometheus WEB界面中的Alerts菜单查看当前Prometheus下的所有告警规则，以及其当前所处的活动状态。

(告警活动状态)

同时对于已经pending或者firing的告警，Prometheus也会将它们存储到时间序列ALERTS{}中。

可以通过表达式，查询告警实例：​​​​​​​

ALERTS{alertname="<alert name>", alertstate="pending|firing", <additional alert
labels>}

样本值为1表示当前告警处于活动状态（pending或者firing），当告警从活动状态转换为非活动状态时，样本值则为0。

03实例：定义主机监控告警

修改Prometheus配置文件prometheus.yml,添加以下配置：​​​​​​​

rule_files:
- /etc/prometheus/rules/*.rules

在目录/etc/prometheus/rules/下创建告警文件hoststats-alert.rules内容如下：​​​​​​​

groups:
- name: hostStatsAlert
rules:
- alert: hostCpuUsageAlert
expr: sum(avg without (cpu)(irate(node_cpu{mode!='idle'}[5m]))) by (instance)
> 0.85
for: 1m
labels:
severity: page
annotations:
summary: "Instance {{ $labels.instance }} CPU usgae high"
description: "{{ $labels.instance }} CPU usage above 85% (current value: {{
$value }})"
- alert: hostMemUsageAlert
expr: (node_memory_MemTotal - node_memory_MemAvailable)/node_memory_MemTotal
> 0.85
for: 1m
labels:
severity: page
annotations:
summary: "Instance {{ $labels.instance }} MEM usgae high"
description: "{{ $labels.instance }} MEM usage above 85% (current value: {{
$value }})"

重启Prometheus后访问Prometheus UIhttp://127.0.0.1:9090/rules可以查看当前以加载的规则文件。

(告警规则)

切换到Alerts标签http://127.0.0.1:9090/alerts可以查看当前告警的活动状态。

(告警活动状态)

此时，我们可以手动拉高系统的CPU使用率，验证Prometheus的告警流程，在主机上运行以下命令：

cat /dev/zero>/dev/null

运行命令后查看CPU使用率情况，如下图所示：

Prometheus首次检测到满足触发条件后，hostCpuUsageAlert显示由一条告警处于活动状态。由于告警规则中设置了1m的等待时间，当前告警状态为PENDING，如下图所示：

如果1分钟后告警条件持续满足，则会实际触发告警并且告警状态为FIRING，如下图所示：

04总结

以上内容介绍了如何配置和使用Prometheus提供的告警能力，并且尝试实现了对主机CPU以及内存的告警规则设置。目前为止，我们只能通过Prometheus UI查看当前告警的活动状态，接下来我们将尝试利用Prometheus体系中的另一个组件Alertmanager对这些触发的告警进行处理，实现告警通知。