第3章 Prometheus告警处理

本章我们将带领读者探索Prometheus的告警处理机制，在前面的部分中已经介绍了告警能力在Prometheus的架构中被划分为两个部分，在Prometheus Server中定义告警规则以及产生告警，Alertmanager组件则用于处理这些由Prometheus产生的告警。Alertmanager即Prometheus体系中告警的统一处理中心。Alertmanager提供了多种内置第三方告警通知方式，同时还提供了对Webhook通知的支持，通过Webhook用户可以完成对告警更多个性化的扩展。

3.1 Prometheus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。

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。当然这些定义都是通过YAML文件来统一管理的。

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。例如，目前Alertmanager还不支持钉钉，那用户完全可以通过Webhook与钉钉机器人进行集成，从而通过钉钉接收告警信息。同时AlertManager还提供了静默和告警抑制机制来对告警通知行为进行优化。

3.1.1 Alertmanager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：

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。

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。

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Web页面上进行设置。

3.2 自定义Prometheus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。

3.21定义告警规则

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 ]

3.2.2 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)"

3.2.3 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。

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。

3.2.3 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:
  - "rules/*.yml"

在目录prometheus所在目录下新建文件夹rules,然后在里面新建一个文件yml文件，memory_alert.yml.

groups:
- name: hostStatsAlert
  rules:
  - alert: hostMemUsageAlert    expr: (node_memory_MemTotal_bytes - node_memory_MemAvailable_bytes)/node_memory_MemTotal_bytes > 0.5
    for: 1m
    labels:
      severity: page
    annotations:
      summary: "Instance {{ $labels.instance }} MEM usgae high"
      description: "{{ $labels.instance }} MEM usage above 50% (current value: {{ $value }})"

重启Prometheus（注意文件权限的问题）,在其web页面上可以查看当前以加载的规则文件。

切换到Alerts标签可以查看当前告警的活动状态。

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

#我的测试机的内存是4G的，这时候多使用1800M就超过50%了
#这个命令会占用shared的内存，我们告警的规则里面包含这部分的内存
dd if=/dev/zero of=/dev/shm/test bs=1M count=1800

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，hostMemUsageAlert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：

现在，告警是有了，但是我们还要想办法把告警给发出才行。接下来，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。

3.3 部署AlertManager

Alertmanager和Prometheus Server一样均采用Golang实现，并且没有第三方依赖。下面我们直接下载二进制包来部署安装。

3.3.1 使用二进制包部署AlertManage

获取并安装软件包

Alertmanager最新版本的下载地址可以从Prometheus官方网站https://prometheus.io/download/获取。

wget https://github.com/prometheus/alertmanager/releases/download/v0.19.0/alertmanager-0.19.0.linux-amd64.tar.gz
tar -xf alertmanager-0.19.0.linux-amd64.tar.gz
mv alertmanager-0.19.0.linux-amd64 /usr/local/
ln -s /usr/local/alertmanager-0.19.0.linux-amd64/ /usr/local/alertmanager

创建alertmanager配置文件

Alertmanager解压后会包含一个默认的alertmanager.yml配置文件，内容如下所示：

global:
  resolve_timeout: 5m

route:
  group_by: ['alertname']
  group_wait: 10s
  group_interval: 10s
  repeat_interval: 1h
  receiver: 'web.hook'
receivers:
- name: 'web.hook'
  webhook_configs:
  - url: 'http://127.0.0.1:5001/'
inhibit_rules:
  - source_match:
      severity: 'critical'
    target_match:
      severity: 'warning'
    equal: ['alertname', 'dev', 'instance']

Alertmanager的配置主要包含两个部分：路由(route)以及接收器(receivers)。所有的告警信息都会从配置中的顶级路由(route)进入路由树，根据路由规则将告警信息发送给相应的接收器。

在Alertmanager中可以定义一组接收器，比如可以按照角色(比如系统运维，数据库管理员)来划分多个接收器。接收器可以关联邮件，Slack以及其它方式接收告警信息。

当前配置文件中定义了一个默认的接收者default-receiver由于这里没有设置接收方式，目前只相当于一个占位符。关于接收器的详细介绍会在后续章节介绍。

在配置文件中使用route定义了顶级的路由，路由是一个基于标签匹配规则的树状结构。所有的告警信息从顶级路由开始，根据标签匹配规则进入到不同的子路由，并且根据子路由设置的接收器发送告警。目前配置文件中只设置了一个顶级路由route并且定义的接收器为default-receiver。因此，所有的告警都会发送给default-receiver。关于路由的详细内容会在后续进行详细介绍。

启动Alertmanager

Alermanager会将数据保存到本地中，默认的存储路径为data/。因此，在启动Alertmanager之前需要创建相应的目录：

 mkdir /usr/local/alertmanager/data
 chown -R prometheus:prometheus /usr/local/alertmanager/

下面我们使用systemd来管理alertmanager，新建文件 /lib/systemd/system/alertmanager.service

[Unit]
Description=alertmanager
After=network.target

[Service]
Type=simple
User=prometheus
ExecStart=/usr/local/alertmanager/alertmanager --config.file=/usr/local/alertmanager/alertmanager.yml
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

启动并开启启动

systemctl start alertmanager
systemctl enable alertmanager

--config.file用于指定alertmanager配置文件路径，--storage.path用于指定数据存储路径。

查看运行状态

Alertmanager启动后可以通过9093端口访问

Alert菜单下可以查看Alertmanager接收到的告警内容。Silences菜单下则可以通过UI创建静默规则，这部分我们会在后续部分介绍。进入Status菜单，可以看到当前系统的运行状态以及配置信息。

关联Prometheus与Alertmanager

在Prometheus的架构中被划分成两个独立的部分。Prometheus负责产生告警，而Alertmanager负责告警产生后的后续处理。因此Alertmanager部署完成后，需要在Prometheus中设置Alertmanager相关的信息。

编辑Prometheus配置文件prometheus.yml,并添加以下内容

alerting:
  alertmanagers:
  - static_configs:
    - targets: ['192.168.113.52:9093']

重启Prometheus服务，成功后，可以从 192.168.113.52:9090/config 查看alerting配置是否生效。

此时，再次尝试手动拉高系统内存使用率：

等待Prometheus告警进行触发状态，查看Alertmanager UI此时可以看到Alertmanager接收到的告警信息。

目前为止，我们已经成功安装部署了Alertmanager并且与Prometheus关联，能够正常接收来自Prometheus的告警信息。接下来我们将详细介绍Alertmanager是如何处理这些接收到的告警信息的。

3.4 Alertmanager配置概述

在上面的部分中已经简单介绍过，在Alertmanager中通过路由(Route)来定义告警的处理方式。路由是一个基于标签匹配的树状匹配结构。根据接收到告警的标签匹配相应的处理方式。这里将详细介绍路由相关的内容。
Alertmanager主要负责对Prometheus产生的告警进行统一处理，因此在Alertmanager配置中一般会包含以下几个主要部分：

• 全局配置（global）：用于定义一些全局的公共参数，如全局的SMTP配置，Slack配置等内容；
• 模板（templates）：用于定义告警通知时的模板，如HTML模板，邮件模板等；
• 告警路由（route）：根据标签匹配，确定当前告警应该如何处理；
• 接收人（receivers）：接收人是一个抽象的概念，它可以是一个邮箱也可以是微信，Slack或者Webhook等，接收人一般配合告警路由使用；
• 抑制规则（inhibit_rules）：合理设置抑制规则可以减少垃圾告警的产生

其完整配置格式如下：

global:
  [ resolve_timeout: <duration> | default = 5m ]
  [ smtp_from: <tmpl_string> ] 
  [ smtp_smarthost: <string> ] 
  [ smtp_hello: <string> | default = "localhost" ]
  [ smtp_auth_username: <string> ]
  [ smtp_auth_password: <secret> ]
  [ smtp_auth_identity: <string> ]
  [ smtp_auth_secret: <secret> ]
  [ smtp_require_tls: <bool> | default = true ]
  [ slack_api_url: <secret> ]
  [ victorops_api_key: <secret> ]
  [ victorops_api_url: <string> | default = "https://alert.victorops.com/integrations/generic/20131114/alert/" ]
  [ pagerduty_url: <string> | default = "https://events.pagerduty.com/v2/enqueue" ]
  [ opsgenie_api_key: <secret> ]
  [ opsgenie_api_url: <string> | default = "https://api.opsgenie.com/" ]
  [ hipchat_api_url: <string> | default = "https://api.hipchat.com/" ]
  [ hipchat_auth_token: <secret> ]
  [ wechat_api_url: <string> | default = "https://qyapi.weixin.qq.com/cgi-bin/" ]
  [ wechat_api_secret: <secret> ]
  [ wechat_api_corp_id: <string> ]
  [ http_config: <http_config> ]

templates:
  [ - <filepath> ... ]

route: <route>

receivers:
  - <receiver> ...

inhibit_rules:
  [ - <inhibit_rule> ... ]

在全局配置中需要注意的是resolve_timeout，该参数定义了当Alertmanager持续多长时间未接收到告警后标记告警状态为resolved（已解决）。该参数的定义可能会影响到告警恢复通知的接收时间，读者可根据自己的实际场景进行定义，其默认值为5分钟。在接下来的部分，我们将已一些实际的例子解释Alertmanager的其它配置内容。

3.5 基于标签的告警处理路由

在Alertmanager的配置中会定义一个基于标签匹配规则的告警路由树，以确定在接收到告警后Alertmanager需要如何对其进行处理：

route: <route>

其中route中则主要定义了告警的路由匹配规则，以及Alertmanager需要将匹配到的告警发送给哪一个receiver，一个最简单的route定义如下所示：

route:
  group_by: ['alertname']
  receiver: 'web.hook'
receivers:
- name: 'web.hook'
  webhook_configs:
  - url: 'http://127.0.0.1:5001/'

如上所示：在Alertmanager配置文件中，我们只定义了一个路由，那就意味着所有由Prometheus产生的告警在发送到Alertmanager之后都会通过名为web.hook的receiver接收。这里的web.hook定义为一个webhook地址。当然实际场景下，告警处理可不是这么简单的一件事情，对于不同级别的告警，我们可能会不完全不同的处理方式，因此在route中，我们还可以定义更多的子Route，这些Route通过标签匹配告警的处理方式，route的完整定义如下：

[ receiver: <string> ]
[ group_by: '[' <labelname>, ... ']' ]
[ continue: <boolean> | default = false ]

match:
  [ <labelname>: <labelvalue>, ... ]

match_re:
  [ <labelname>: <regex>, ... ]

[ group_wait: <duration> | default = 30s ]
[ group_interval: <duration> | default = 5m ]
[ repeat_interval: <duration> | default = 4h ]

routes:
  [ - <route> ... ]

3.5.1 路由匹配

每一个告警都会从配置文件中顶级的route进入路由树，需要注意的是顶级的route必须匹配所有告警(即不能有任何的匹配设置match和match_re)，每一个路由都可以定义自己的接受人以及匹配规则。默认情况下，告警进入到顶级route后会遍历所有的子节点，直到找到最深的匹配route，并将告警发送到该route定义的receiver中。但如果route中设置continue的值为false，那么告警在匹配到第一个子节点之后就直接停止。如果continue为true，报警则会继续进行后续子节点的匹配。如果当前告警匹配不到任何的子节点，那该告警将会基于当前路由节点的接收器配置方式进行处理。

其中告警的匹配有两种方式可以选择。一种方式基于字符串验证，通过设置match规则判断当前告警中是否存在标签labelname并且其值等于labelvalue。第二种方式则基于正则表达式，通过设置match_re验证当前告警标签的值是否满足正则表达式的内容。

如果警报已经成功发送通知, 如果想设置发送告警通知之前要等待时间，则可以通过repeat_interval参数进行设置。

3.5.2 告警分组

在之前的部分有讲过，Alertmanager可以对告警通知进行分组，将多条告警合合并为一个通知。这里我们可以使用group_by来定义分组规则。基于告警中包含的标签，如果满足group_by中定义标签名称，那么这些告警将会合并为一个通知发送给接收器。

有的时候为了能够一次性收集和发送更多的相关信息时，可以通过group_wait参数设置等待时间，如果在等待时间内当前group接收到了新的告警，这些告警将会合并为一个通知向receiver发送。

而group_interval配置，则用于定义相同的Group之间发送告警通知的时间间隔。

例如，当使用Prometheus监控多个集群以及部署在集群中的应用和数据库服务，并且定义以下的告警处理路由规则来对集群中的异常进行通知。

route:
  receiver: 'default-receiver'
  group_wait: 30s
  group_interval: 5m
  repeat_interval: 4h
  group_by: [cluster, alertname]
  routes:
  - receiver: 'database-pager'
    group_wait: 10s
    match_re:
      service: mysql|cassandra
  - receiver: 'frontend-pager'
    group_by: [product, environment]
    match:
      team: frontend

默认情况下所有的告警都会发送给集群管理员default-receiver，因此在Alertmanager的配置文件的根路由中，对告警信息按照集群以及告警的名称对告警进行分组。

如果告警时来源于数据库服务如MySQL或者Cassandra，此时则需要将告警发送给相应的数据库管理员(database-pager)。这里定义了一个单独子路由，如果告警中包含service标签，并且service为MySQL或者Cassandra,则向database-pager发送告警通知，由于这里没有定义group_by等属性，这些属性的配置信息将从上级路由继承，database-pager将会接收到按cluster和alertname进行分组的告警通知。

而某些告警规则来源可能来源于开发团队的定义，这些告警中通过添加标签team来标示这些告警的创建者。在Alertmanager配置文件的告警路由下，定义单独子路由用于处理这一类的告警通知，如果匹配到告警中包含标签team，并且team的值为frontend，Alertmanager将会按照标签product和environment对告警进行分组。此时如果应用出现异常，开发团队就能清楚的知道哪一个环境(environment)中的哪一个应用程序出现了问题，可以快速对应用进行问题定位。

3.6 基于标签的告警处理路由

前上一小节已经讲过，在Alertmanager中路由负责对告警信息进行分组匹配，并将像告警接收器发送通知。告警接收器可以通过以下形式进行配置：

receivers:
  - <receiver> ...

每一个receiver具有一个全局唯一的名称，并且对应一个或者多个通知方式：

name: <string>
email_configs:
  [ - <email_config>, ... ]
hipchat_configs:
  [ - <hipchat_config>, ... ]
pagerduty_configs:
  [ - <pagerduty_config>, ... ]
pushover_configs:
  [ - <pushover_config>, ... ]
slack_configs:
  [ - <slack_config>, ... ]
opsgenie_configs:
  [ - <opsgenie_config>, ... ]
webhook_configs:
  [ - <webhook_config>, ... ]
victorops_configs:
  [ - <victorops_config>, ... ]

目前官方内置的第三方通知集成包括：邮件、 即时通讯软件（如Slack、Hipchat）、移动应用消息推送(如Pushover)和自动化运维工具（例如：Pagerduty、Opsgenie、Victorops）。Alertmanager的通知方式中还可以支持Webhook，通过这种方式开发者可以实现更多个性化的扩展支持。

3.6.1 邮件告警

在Alertmanager使用邮箱通知，用户只需要定义好SMTP相关的配置，并且在receiver中定义接收方的邮件地址即可。以QQ邮箱为例，配置参考如下：

global:
  resolve_timeout: 5m

  smtp_smarthost: 'smtp.qq.com:465'
  smtp_from: '1234567@qq.com'
  smtp_auth_username: '1234567@qq.com'
  smtp_auth_password: 'ASDFGHJK'
  smtp_hello: 'qq.com'
  smtp_require_tls: false

route:
  group_by: ['alertname']
  group_wait: 10s
  group_interval: 10s
  repeat_interval: 1h
  receiver: 'email-receiver'

receivers:
  - name: email-receiver
    email_configs:
      - to: <1234567@qq.com>
        send_resolved: true

这时如果手动拉高主机内存使用率，使得监控样本数据满足告警触发条件。在SMTP配置正确的情况下，可以接收到如下的告警内容：

3.6.2 微信告警

在国内，告警通知怎么能少得了微信告警呢。微信告警依赖企业微信，如果没有的请申请一个企业微信，申请非常简单，百度即可。

下面配置可以作为参考：

global:
  resolve_timeout: 10m
  wechat_api_url: 'https://qyapi.weixin.qq.com/cgi-bin/'
  wechat_api_secret: '应用的secret，在应用的配置页面可以看到'
  wechat_api_corp_id: '企业id，在企业的配置页面可以看到'
templates:
- '/etc/alertmanager/config/*.tmpl'
route:
  group_by: ['alertname']
  group_wait: 30s
  group_interval: 5m
  repeat_interval: 12h
  routes:
  - receiver: 'wechat'
    continue: true
inhibit_rules:
- source_match:
receivers:
- name: 'wechat'
  wechat_configs:
  - send_resolved: false
    corp_id: '企业id，在企业的配置页面可以看到'
    to_user: '@all'
    to_party: ' PartyID1 | PartyID2 '
    message: '{{ template "wechat.default.message" . }}'
    agent_id: '应用的AgentId，在应用的配置页面可以看到'
    api_secret: '应用的secret，在应用的配置页面可以看到'

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