Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现

发布时间:2021-11-02 16:32:07 作者:小新
阅读:170
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小编给大家分享一下Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现,希望大家阅读完这篇文章之后都有所收获,下面让我们一起去探讨吧!

脚本和配置

我们解决方案的主要组件是一个脚本,该脚本监视每个节点的.status.addresses值。如果某个节点的该值已更改(例如添加了新节点),则我们的脚本使用Helm  value方式将节点列表以ConfigMap的形式传递给Helm图表:

apiVersion: v1 kind: ConfigMap metadata: name: ping-exporter-config namespace: d8-system data: nodes.json: > {{ .Values.pingExporter.targets | toJson }}    .Values.pingExporter.targets类似以下:  "cluster_targets":[{"ipAddress":"192.168.191.11","name":"kube-a-3"},{"ipAddress":"192.168.191.12","name":"kube-a-2"},{"ipAddress":"192.168.191.22","name":"kube-a-1"},{"ipAddress":"192.168.191.23","name":"kube-db-1"},{"ipAddress":"192.168.191.9","name":"kube-db-2"},{"ipAddress":"51.75.130.47","name":"kube-a-4"}],"external_targets":[{"host":"8.8.8.8","name":"google-dns"},{"host":"youtube.com"}]}

下面是Python脚本:

  1. #!/usr/bin/env python3 

  2. import subprocess 

  3. import prometheus_client 

  4. import re 

  5. import statistics 

  6. import os 

  7. import json 

  8. import glob 

  9. import better_exchook 

  10. import datetime 

  11. better_exchook.install() 

  12. FPING_CMDLINE = "/usr/sbin/fping -p 1000 -C 30 -B 1 -q -r 1".split(" ") 

  13. FPING_REGEX = re.compile(r"^(\S*)\s*: (.*)$", re.MULTILINE) 

  14. CONFIG_PATH = "/config/targets.json" 

  15. registry = prometheus_client.CollectorRegistry() 

  16. prometheus_exceptions_counter = \ 

  17. prometheus_client.Counter('kube_node_ping_exceptions', 'Total number of exceptions', [], registry=registry) 

  18. prom_metrics_cluster = {"sent": prometheus_client.Counter('kube_node_ping_packets_sent_total', 

  19.                                               'ICMP packets sent', 

  20.                                               ['destination_node', 'destination_node_ip_address'], 

  21.                                               registry=registry), 

  22.             "received": prometheus_client.Counter('kube_node_ping_packets_received_total', 

  23.                                                   'ICMP packets received', 

  24.                                                  ['destination_node', 'destination_node_ip_address'], 

  25.                                                  registry=registry), 

  26.             "rtt": prometheus_client.Counter('kube_node_ping_rtt_milliseconds_total', 

  27.                                              'round-trip time', 

  28.                                             ['destination_node', 'destination_node_ip_address'], 

  29.                                             registry=registry), 

  30.             "min": prometheus_client.Gauge('kube_node_ping_rtt_min', 'minimum round-trip time', 

  31.                                            ['destination_node', 'destination_node_ip_address'], 

  32.                                            registry=registry), 

  33.             "max": prometheus_client.Gauge('kube_node_ping_rtt_max', 'maximum round-trip time', 

  34.                                            ['destination_node', 'destination_node_ip_address'], 

  35.                                            registry=registry), 

  36.             "mdev": prometheus_client.Gauge('kube_node_ping_rtt_mdev', 

  37.                                             'mean deviation of round-trip times', 

  38.                                             ['destination_node', 'destination_node_ip_address'], 

  39.                                             registry=registry)} 

  40. prom_metrics_external = {"sent": prometheus_client.Counter('external_ping_packets_sent_total', 

  41.                                               'ICMP packets sent', 

  42.                                               ['destination_name', 'destination_host'], 

  43.                                               registry=registry), 

  44.             "received": prometheus_client.Counter('external_ping_packets_received_total', 

  45.                                                   'ICMP packets received', 

  46.                                                  ['destination_name', 'destination_host'], 

  47.                                                  registry=registry), 

  48.             "rtt": prometheus_client.Counter('external_ping_rtt_milliseconds_total', 

  49.                                              'round-trip time', 

  50.                                             ['destination_name', 'destination_host'], 

  51.                                             registry=registry), 

  52.             "min": prometheus_client.Gauge('external_ping_rtt_min', 'minimum round-trip time', 

  53.                                            ['destination_name', 'destination_host'], 

  54.                                            registry=registry), 

  55.             "max": prometheus_client.Gauge('external_ping_rtt_max', 'maximum round-trip time', 

  56.                                            ['destination_name', 'destination_host'], 

  57.                                            registry=registry), 

  58.             "mdev": prometheus_client.Gauge('external_ping_rtt_mdev', 

  59.                                             'mean deviation of round-trip times', 

  60.                                             ['destination_name', 'destination_host'], 

  61.                                             registry=registry)} 

  62. def validate_envs(): 

  63. envs = {"MY_NODE_NAME": os.getenv("MY_NODE_NAME"), "PROMETHEUS_TEXTFILE_DIR": os.getenv("PROMETHEUS_TEXTFILE_DIR"), 

  64.         "PROMETHEUS_TEXTFILE_PREFIX": os.getenv("PROMETHEUS_TEXTFILE_PREFIX")} 

  65. for k, v in envs.items(): 

  66.     if not v: 

  67.         raise ValueError("{} environment variable is empty".format(k)) 

  68. return envs 

  69. @prometheus_exceptions_counter.count_exceptions() 

  70. def compute_results(results): 

  71. computed = {} 

  72. matches = FPING_REGEX.finditer(results) 

  73. for match in matches: 

  74.     host = match.group(1) 

  75.     ping_results = match.group(2) 

  76.     if "duplicate" in ping_results: 

  77.         continue 

  78.     splitted = ping_results.split(" ") 

  79.     if len(splitted) != 30: 

  80.         raise ValueError("ping returned wrong number of results: \"{}\"".format(splitted)) 

  81.     positive_results = [float(x) for x in splitted if x != "-"] 

  82.     if len(positive_results) > 0: 

  83.         computed[host] = {"sent": 30, "received": len(positive_results), 

  84.                         "rtt": sum(positive_results), 

  85.                         "max": max(positive_results), "min": min(positive_results), 

  86.                         "mdev": statistics.pstdev(positive_results)} 

  87.     else: 

  88.         computed[host] = {"sent": 30, "received": len(positive_results), "rtt": 0, 

  89.                         "max": 0, "min": 0, "mdev": 0} 

  90. if not len(computed): 

  91.     raise ValueError("regex match\"{}\" found nothing in fping output \"{}\"".format(FPING_REGEX, results)) 

  92. return computed 

  93. @prometheus_exceptions_counter.count_exceptions() 

  94. def call_fping(ips): 

  95. cmdline = FPING_CMDLINE + ips 

  96. process = subprocess.run(cmdline, stdout=subprocess.PIPE, 

  97.                          stderr=subprocess.STDOUT, universal_newlines=True) 

  98. if process.returncode == 3: 

  99.     raise ValueError("invalid arguments: {}".format(cmdline)) 

  100. if process.returncode == 4: 

  101.     raise OSError("fping reported syscall error: {}".format(process.stderr)) 

  102. return process.stdout 

  103. envs = validate_envs() 

  104. files = glob.glob(envs["PROMETHEUS_TEXTFILE_DIR"] + "*") 

  105. for f in files: 

  106. os.remove(f) 

  107. labeled_prom_metrics = {"cluster_targets": [], "external_targets": []} 

  108. while True: 

  109. with open(CONFIG_PATH, "r") as f: 

  110.     config = json.loads(f.read()) 

  111.     config["external_targets"] = [] if config["external_targets"] is None else config["external_targets"] 

  112.     for target in config["external_targets"]: 

  113.         target["name"] = target["host"] if "name" not in target.keys() else target["name"] 

  114. if labeled_prom_metrics["cluster_targets"]: 

  115.     for metric in labeled_prom_metrics["cluster_targets"]: 

  116.         if (metric["node_name"], metric["ip"]) not in [(node["name"], node["ipAddress"]) for node in config['cluster_targets']]: 

  117.             for k, v in prom_metrics_cluster.items(): 

  118.                 v.remove(metric["node_name"], metric["ip"]) 

  119. if labeled_prom_metrics["external_targets"]: 

  120.     for metric in labeled_prom_metrics["external_targets"]: 

  121.         if (metric["target_name"], metric["host"]) not in [(target["name"], target["host"]) for target in config['external_targets']]: 

  122.             for k, v in prom_metrics_external.items(): 

  123.                 v.remove(metric["target_name"], metric["host"]) 

  124. labeled_prom_metrics = {"cluster_targets": [], "external_targets": []} 

  125. for node in config["cluster_targets"]: 

  126.     metrics = {"node_name": node["name"], "ip": node["ipAddress"], "prom_metrics": {}} 

  127.     for k, v in prom_metrics_cluster.items(): 

  128.         metrics["prom_metrics"][k] = v.labels(node["name"], node["ipAddress"]) 

  129.     labeled_prom_metrics["cluster_targets"].append(metrics) 

  130. for target in config["external_targets"]: 

  131.     metrics = {"target_name": target["name"], "host": target["host"], "prom_metrics": {}} 

  132.     for k, v in prom_metrics_external.items(): 

  133.         metrics["prom_metrics"][k] = v.labels(target["name"], target["host"]) 

  134.     labeled_prom_metrics["external_targets"].append(metrics) 

  135. out = call_fping([prom_metric["ip"]   for prom_metric in labeled_prom_metrics["cluster_targets"]] + \ 

  136.                  [prom_metric["host"] for prom_metric in labeled_prom_metrics["external_targets"]]) 

  137. computed = compute_results(out) 

  138. for dimension in labeled_prom_metrics["cluster_targets"]: 

  139.     result = computed[dimension["ip"]] 

  140.     dimension["prom_metrics"]["sent"].inc(computed[dimension["ip"]]["sent"]) 

  141.     dimension["prom_metrics"]["received"].inc(computed[dimension["ip"]]["received"]) 

  142.     dimension["prom_metrics"]["rtt"].inc(computed[dimension["ip"]]["rtt"]) 

  143.     dimension["prom_metrics"]["min"].set(computed[dimension["ip"]]["min"]) 

  144.     dimension["prom_metrics"]["max"].set(computed[dimension["ip"]]["max"]) 

  145.     dimension["prom_metrics"]["mdev"].set(computed[dimension["ip"]]["mdev"]) 

  146. for dimension in labeled_prom_metrics["external_targets"]: 

  147.     result = computed[dimension["host"]] 

  148.     dimension["prom_metrics"]["sent"].inc(computed[dimension["host"]]["sent"]) 

  149.     dimension["prom_metrics"]["received"].inc(computed[dimension["host"]]["received"]) 

  150.     dimension["prom_metrics"]["rtt"].inc(computed[dimension["host"]]["rtt"]) 

  151.     dimension["prom_metrics"]["min"].set(computed[dimension["host"]]["min"]) 

  152.     dimension["prom_metrics"]["max"].set(computed[dimension["host"]]["max"]) 

  153.     dimension["prom_metrics"]["mdev"].set(computed[dimension["host"]]["mdev"]) 

  154. prometheus_client.write_to_textfile( 

  155.    

    envs["PROMETHEUS_TEXTFILE_DIR"] + envs["PROMETHEUS_TEXTFILE_PREFIX"] + envs["MY_NODE_NAME"] + ".prom", registry)

该脚本在每个Kubernetes节点上运行,并且每秒两次发送ICMP数据包到Kubernetes集群的所有实例。收集的结果会存储在文本文件中。

该脚本会包含在Docker镜像中:

FROM python:3.6-alpine3.8 COPY rootfs / WORKDIR /app RUN pip3 install --upgrade pip && pip3 install -r requirements.txt && apk add --no-cache fping ENTRYPOINT ["python3", "/app/ping-exporter.py"]

另外,我们还创建了一个ServiceAccount和一个具有唯一权限的对应角色用于获取节点列表(这样我们就可以知道它们的IP地址):

apiVersion: v1 kind: ServiceAccount metadata: name: ping-exporter namespace: d8-system --- kind: ClusterRole apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: d8-system:ping-exporter rules: - apiGroups: [""] resources: ["nodes"] verbs: ["list"] --- kind: ClusterRoleBinding apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: d8-system:kube-ping-exporter subjects: - kind: ServiceAccount name: ping-exporter namespace: d8-system roleRef: apiGroup: rbac.authorization.k8s.io kind: ClusterRole name: d8-system:ping-exporter

最后,我们需要DaemonSet来运行在集群中的所有实例:

apiVersion: apps/v1 kind: DaemonSet metadata: name: ping-exporter namespace: d8-system spec: updateStrategy: type: RollingUpdate selector: matchLabels:   name: ping-exporter template: metadata:   labels:     name: ping-exporter spec:   terminationGracePeriodSeconds: 0   tolerations:   - operator: "Exists"   hostNetwork: true   serviceAccountName: ping-exporter   priorityClassName: cluster-low   containers:   - image: private-registry.flant.com/ping-exporter/ping-exporter:v1     name: ping-exporter     env:       - name: MY_NODE_NAME         valueFrom:           fieldRef:             fieldPath: spec.nodeName       - name: PROMETHEUS_TEXTFILE_DIR         value: /node-exporter-textfile/       - name: PROMETHEUS_TEXTFILE_PREFIX         value: ping-exporter_     volumeMounts:       - name: textfile         mountPath: /node-exporter-textfile       - name: config         mountPath: /config   volumes:     - name: textfile       hostPath:         path: /var/run/node-exporter-textfile     - name: config       configMap:         name: ping-exporter-config   imagePullSecrets:   - name: private-registry

该解决方案的最后操作细节是:

那么结果如何?

现在该来享受期待已久的结果了。指标创建之后,我们可以使用它们,当然也可以对其进行可视化。以下可以看到它们是怎样的。

首先,有一个通用选择器可让我们在其中选择节点以检查其“源”和“目标”连接。你可以获得一个汇总表,用于在Grafana仪表板中指定的时间段内ping选定节点的结果:

Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现

以下是包含有关选定节点的组合统计信息的图形:

Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现

另外,我们有一个记录列表,其中每个记录都链接到在“源”节点中选择的每个特定节点的图:

Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现

如果将记录展开,你将看到从当前节点到目标节点中已选择的所有其他节点的详细ping统计信息:

Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现

下面是相关的图形:

Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现

节点之间的ping出现问题的图看起来如何?

Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现

如果你在现实生活中观察到类似情况,那就该进行故障排查了!

最后,这是我们对外部主机执行ping操作的可视化效果:

Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现

我们可以检查所有节点的总体视图,也可以仅检查任何特定节点的图形:

Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现

看完了这篇文章,相信你对“Kubernetes节点之间的ping监控怎么实现”有了一定的了解,如果想了解更多相关知识,欢迎关注亿速云行业资讯频道,感谢各位的阅读!

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