01. 容器监控痛点

近年来，Kubernetes 作为许多公司云原生改造的首选容器编排平台，越来越多的开发和运维工作都围绕 Kubernetes 展开，保证 Kubernetes 的稳定性和可用性是基本需求，而其中的核心是如何有效地监控 Kubernetes 集群，确保整个集群的高可观测性容器监控常常会有以下痛点:

• 动态环境与复杂架构

容器化环境通常是高度动态和分布式的，这意味着容器生命周期短且频繁变化，同时应用由多个微服务组件构成，分布在多个节点上。这种动态性和复杂性要求监控工具能够快速适应环境变化，并有效地追踪跨多个服务和节点的问题。

• 数据量大与性能开销

高频率的数据收集和大量的日志、指标数据会迅速增长，给存储和处理带来挑战。另外，监控系统本身引入的性能开销也需要谨慎管理，以免影响应用程序的正常运行。

• 多层次监控需求

容器监控需要覆盖多个层次，包括底层基础设施、容器运行时、容器编排平台，以及应用层面的性能指标和日志数据。

02. 场景介绍

容器监控，泛指在容器场景下，对容器环境的指标、事件等进行上报。目前市面上的容器管理平台，基本被Kubernetes所统一，本文将核心围绕Kubernetes的场景及特性，介绍尊龙凯时蓝鲸监控中心（下称“监控中心”）是如何实现容器监控的。

不同于常见的主机监控、组件监控等成就，容器监控具备以下几个鲜明的监控特性：

• 监控目标是动态的，无法通过传统的方式对指定目标IP、目标端口进行监控。
• 由于容器的频繁销毁与创建，监控目标展现出极高的动态性，缺乏有效的监控手段将直接导致难以追溯。
• 无需关注容器具体运行在哪台机器上。
• 容器的数量多，上报的指标量级多。

围绕着上面的特性，容器监控的诉求主要分为以下几点：

1）集群本身的运行状态监控，监控的目的是随时关注容量、及时发现异常，让集群的运维者能够快速修复集群问题。

• 对Kubernetes集群状态的监控，如Master集群的etcd,Kube-api、Kube-scheduler、Kube-proxy、Kubelet等核心服务的监控。
• 对Node节点状态的监控，如CPU、内存、网卡等监控。
• 对资源的统计需求，如Cluster、NameSpace、 Node、Pod数量的统计。
• 对Workload、Service、Pod、Container运行指标和状态监控。

2）Kubernetes事件监控记录了组件的某个时间的动作，用于展示集群内发生的情况，当集群内的资源状态发生变化时产生新的event，对容器事件的收集、监控，避免集群或节点可用性产生的影响。

• 容器事件：如容器启停状态、拉取/创建/启动容器失败等;
• 节点事件：如节点添加/删除、节点状态变化、节点可用性等;
• Pod事件：如创建Pod成功/失败、删除pod成功/失败等.

3）自定义指标的监控：

• 对于运行在容器中的服务而言，仅仅依赖运行环境的指标正常性来评估服务状态是不足够的。因为即便运行环境（如CPU、内存等）指标表现正常，因此需要上报服务本身的指标。
• 服务的指标，如接口的成功、失败、饱和度、错误率等，通常这类指标对应用开发来说，更具有实际参考价值，更能够对业务有帮助。

03. 产品方案

对于K8s的监控，其实已经有一套原生的Prometheus方案，方案本身采集的指标相对完善，但是核心问题是对集群性能有较大的占用，且整体部署方式相对独立，采集的指标无法结合其他监控产品进行有效的消费。

为了让大家统一集中管理监控，将容器监控与主机监控，业务监控等融为一体，监控中心推出了容器场景的监控能力。可以解决以下问题：

• 避免Prometheus服务在高负载情况下OOM，查询无响应，可用性不高问题。
• 无需每个Kubernetes集群独立部署Prometheus。
• 解决容器监控和业务监控割裂使用的问题，集中式查看监控、告警，让监控数据在统一的地方消费使用，无需同时维护多套监控系统。

得益于监控中心化的存储能力，Bkmonitor-operator 较 Prometheus-operator 方案，对集群内资源消耗更低。

04. 效果展示

1）容器多指标计算检测

容器监控的指标数量庞杂，许多指标均需经过二次计算，甚至无法通过常规的配置方式配置检测策略。对此，监控中心同步提供以下两个检测能力：

① 衍生指标管理

支持衍生指标能力，允许用户通过指标计算自定义衍生指标。要知道，在容器内，许多上层资源指标都是由下层指标汇聚计算而来（比如Cluster的性能指标，其实是Pod性能指标汇聚计算获得），通过衍生指标功能，用户可以预定义上层汇聚指标，并在策略配置，可视化展示时直接消费，而不需要每次都重复配置计算规则。

② 兼容PromQL表达式

完全兼容PromQL检测预计，实现更多样化的检测逻辑，应对容器监控下复杂的监控检测需求。

③ 容器资源监控

监控中心支持对容器内各类资源对象进行发现，并采集相关性能指标，包括以下对象：

• Cluster
• Workload (DaemonSet、Deployment、StatefulSet、Job、CrontJob、GameStatefulSet、GameDeployment)
• Pod
• Container
• Node

支持按照容器实例查看对应的实时指标视图、告警数据以及实例本身的信息。

④ 容器组件服务监控

对于容器上部署的组件服务，监控中心支持通过多种方式进行监控：

• 支持serviceMonitor（主推）和PodMonitor；
• sidecar方式（ 以sidecar模式部署exporter抓取器暴露出metrics，结合serviceMonitor进行采集）；
• 中心远程统一采集 (组件本身暴露了metrics，结合serviceMonitor进行采集）。

支持检索查看上报后的指标实时数据。

⑤ 容器日志监控

对于容器上的日志，监控中心支持采集以下类型的日志：

• 支持采集在容器上运行的文件日志，即应用/服务产生的文本日志，例如Nginx日志、业务日志等；
• 支持采集K8s Node日志；
• 支持Kubernetes的标准输出，即Pod容器的标准输出，包含标准输出信息（stdout）和标准出错信息（stderr），输出路径为容器的/dev/termination-log文件。

配置容器采集时可根据需要选择指定的Pods。

05. 最佳实践

容器监控场景由于自身的复杂性，即使在技术上我们实现了对目标的全量监控、采集，但是如何配置有效的告警依然是用户实施容器监控的一大难点。

为了帮助在容器监控场景下经验不深的用户，监控中心不仅内置了默认的容器监控策略、容器仪表盘，同时还提供了详尽的指标说明文档和最佳实践配置指引，帮助用户全面了解容器监控数据。