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Docker容器的自动化监控实现方法

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文章摘要


近年来容器技术不断成熟并得到应用。Docker作为容器技术的一个代表,目前也在快速发展中,基于 Docker的各种应用也正在普及,与此同时 Docker对传统的运维体系也带来了冲击。我们在建设运维平台的过程中,也需要去面对和解决容器相关的问题。
 
Docker的运维是一个体系,而监控系统作为运维体系中重要组成部分,在 Docker运维过程中需要重点考虑。本文介绍了一种针对 Docker容器的自动化监控实现方法,旨在给 Docker运维体系的建立提供相关的解决方案。
 

容器

 
谈到容器,有人首先会想到 LXC(Linux Container)。它是一种内核虚拟化技术,是一种操作系统层次上的资源的虚拟化。在 Docker出现之前,就已经有一些公司在使用 LXC技术。容器技术的使用,大大提升了资源利用率,降低了成本。
 
直接使用 LXC稍显复杂,企业拥抱容器技术具有一定的门槛,可以说 Docker的出现改变了这一局面。Docker对容器底层的复杂技术做了一个封装,大大降低了使用复杂性,从而降低了使用容器技术的门槛。Docker给出了一些基本的规范和接口,用户只要熟悉 Docker的接口,就能够轻松玩转容器技术。可以说,Docker大大加快了容器技术的使用普及度,甚至被看做业界容器规范。
 

容器的监控

 
容器与通常的虚拟机在虚拟化程度上存在着差异,在监控手段上也有不同。一台虚拟机,我们可以当做一个物理机对待,而容器虽然也可以当做虚拟机,但这不符合容器的使用理念。在监控的实现过程中,我们更倾向于把容器看做是宿主机上的一系列进程树。
 
主流的监控系统实现过程中,一般需要在目标机器上部署 agent模块,通过 agent模块来做数据采集。而根据容器的使用理念,一般不建议在容器镜像里面捆绑 agent。当然这并不意味着数据没法采集,针对容器的虚拟化技术特点,在容器的宿主机上对容器进行数据采集是完全可行的,而且能够做到更加高效。
 
当然,如果把容器当做虚拟机对待,上面部署上 agent模块来采集监控数据,也是一种方法,但这不是推荐的做法。我们可以看到业界已经出现的一些 Docker监控方案,如 Docker Stats、CAdvisor、Scout等,也都是在宿主机上对容器进行监控的。本文提出的监控方案,也将会从宿主机上着手。
 
Docker容器的自动化监控实现方法
 

常见容器监控存在的问题

 
随着 Docker的应用,业界也出现了很多的监控工具,这些工具实际上也都能对 Docker容器进行一些监控。利用这些工具搭建一套监控系统来使用,也是基本能够解决一些需求的。但是分析这些监控工具,主要存在两方面的问题。
 

1. 与运维体系的结合度

 
这些工具基本都是独立的,很难与运维体系中其他系统整合打通。在运维自动化不断发展的今天,往往更加注重的是整个体系的集成度。所以需要有一个更好的模型化的思路,便于系统间的数据打通。
 

2. 监控的层次

 
这些工具的监控一般都只停留在单个容器的层面,例如对容器的 CPU,磁盘 IO等的监控。而大多数应用设计架构都具备一定的节点容错能力,单个节点的问题,往往不能够反映出应用的真实问题。所以监控需要覆盖到更多的层次。
 

模型化容器监控方案

 
这里我们从整体上提出一种模型化监控方案。这一方案有利于和运维基础的 CMDB系统打通,同时能兼顾到更多层次上的监控。
 
监控系统一般会涉及:数据采集、数据存储、数据分析和报警、数据展示等几个部分。本文将讲述一种模型化监控方法,主要提出了以下五种模型:
 

1 监控对象模型

 
这里我们将使用一种产品树的结构来建模监控对象。把监控对象分为四类,分别是产品、应用、集群、节点。
 
○ 产品:一般是一个高层次的概念,一个产品一般可以独立输出,对外提供服务。
○ 应用:是产品下的模块组成,多个应用共同形成一个产品。
○ 集群:是应用的存在形式。同一个应用,一般会根据环境,地域等,部署多个集群。
○ 节点:集群内承载服务的资源,包括前文提到的服务器,虚拟机,容器等。
 
Docker容器的自动化监控实现方法
 

3 数据模型

 
用来定义监控数据格式,模型包括数据项和指标项。一个数据项一般包含一个或者多个指标项。数据模型中的数据来自于对应的采集器。
 
Docker容器的自动化监控实现方法
 
这个模型表示 CPU趋势图,且根据 usr,sys两个指标项画图。示例如下:
 
Docker容器的自动化监控实现方法
 
各模块的基本功能简要描述如下:
 
○ agent:节点监控数据采集
○ master:agent的管控中心,负责将监控项配置下发给agent。
○ monitor:接收agent采集的监控数据,并统一存放到Kafka消息队列中。
○ analyser:订阅Kafka对列消息,进行数据的分析处理,存储和报警。(实际实现过程中,可以视情况对该模块进行适度的功能扩展和模块拆分)
○ web: 监控模型的各种管理,视图的展示。
○ kafka: 消息队列,缓存采集数据,共其他模块订阅使用。
○ DB/HBase:存储模型配置,监控数据等。
 
这个架构是一个常见的监控模型架构,而且比较容易和运维体系打通。在我们实现容器监控的过程中,就可以采用这个模型。
 

容器监控数据采集

 
数据采集是 Docker监控和一般监控系统实现过程中最有差异的地方。因为在 Docker容器内部,没有数据采集的 agent模块将不能直接依赖 agent来采集。
 

1. 节点数据

 
在容器宿主机上,我们可以获取到容器的很多基础数据。一般有以下几种方法。
 

通过 Docker命令

 
docker stats 这一方法比较简单,但是数据并不全面,我们可以看到如下效果。
 
Docker容器的自动化监控实现方法
 

2. 数据采集

 
集群的数据,是根据每个节点上的原始数据计算得到。是一种聚合运算,一般会有 sum,avg等运算场景。
 

3. 应用和产品数据

 
同理,应用和产品的数据则可以通过子节点的数据来计算得到。
 

监控的自动化

 
由于容器的自身特性,容器的销毁,创建等是一个很常见的场景。一个容器启动后,监控系统怎么察觉,同时需要对其做哪些数据模型的采集,这些问题就是监控自动化过程需要解决的。
 

1. 容器的自发现

 
容器新创建,停止,或者销毁,在宿主机上可以感知到。一般可以从如下目录获取。由于 Docker安装配置不同,或者 Docker采用的文件系统的差异,可能部分目录会有不一致,但实际获取策略都类似。
 
Docker容器的自动化监控实现方法
 
当容器关联到集群后,则可以自动监控项配置。通过 master将配置下发到容器宿主机上的 agent后,则可以开始对容器进行数据采集和上报,从而对容器进行自动监控。
 

总结

 
本文提出了一种模型化容器监控方案。通过对监控对象、监控过程进行建模,基于模型来驱动整个监控场景,同时描述了该方案的主要实现方法。
 
这套方案相比现有的容器监控实现,具有更好的灵活性和扩展性。通过模型的改进和扩展,能够方便地将 Docker容器的监控融入到现有的监控和运维体系中去。
 
监控系统本身是一个非常复杂的体系。本文描述的方案很多地方细节上还没有充分展开,模型的建立上可能也有一些局限和考虑不周的地方,需要后续逐步完善。希望本文思路能给读者在开发监控系统、建设运维体系的过程中提供一些参考。

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