使用 etcd 的自定义服务发现

在上一篇博文中，我们介绍了在 Prometheus 中进行服务发现的多种新方法。从那时起发生了很多变化。我们改进了内部实现，并收到了来自社区的极好贡献，增加了对 Kubernetes 和 Marathon 服务发现的支持。它们将随 0.16 版本的发布而推出。

我们还提到了自定义服务发现的话题。

并非所有类型的服务发现都足够通用，可以直接包含在 Prometheus 中。您的组织很可能有一个专有系统，您只需使其与 Prometheus 配合工作。这并不意味着您无法享受自动发现新监控目标的优势。

在本文中，我们将实现一个小型实用程序，该程序连接基于 etcd（一个高可用分布式键值存储）的自定义服务发现方法，并将其连接到 Prometheus。

etcd 和 Prometheus 中的目标

我们的虚构服务发现系统在明确定义的键模式下存储服务及其实例

/services/<service_name>/<instance_id> = <instance_address>

Prometheus 现在应该能够自动添加和移除所有现有服务的监控目标，随着它们的出现和消失。我们可以与 Prometheus 的基于文件的服务发现集成，它监控一组文件，这些文件以 JSON 格式将目标描述为目标组列表。

一个目标组包含与一组标签关联的地址列表。这些标签会附加到从这些目标获取的所有时间序列上。一个从 etcd 中的服务发现提取的目标组示例如下所示

{
  "targets": ["10.0.33.1:54423", "10.0.34.12:32535"],
  "labels": {
    "job": "node_exporter"
  }
}

程序

我们需要的是一个小程序，它连接到 etcd 集群，查找 /services 路径下找到的所有服务，并将它们写入一个包含目标组的文件中。

让我们开始一些基础工作。我们的工具有两个标志：要连接的 etcd 服务器和要写入目标组的文件。在内部，服务被表示为一个从服务名称到实例的映射。实例是从 etcd 路径中的实例标识符到其地址的映射。

const servicesPrefix = "/services"

type (
  instances map[string]string
  services  map[string]instances
)

var (
  etcdServer = flag.String("server", "http://127.0.0.1:4001", "etcd server to connect to")
  targetFile = flag.String("target-file", "tgroups.json", "the file that contains the target groups")
)

我们的 main 函数解析标志并初始化用于保存当前服务的对象。然后我们连接到 etcd 服务器，并对 /services 路径进行递归读取。我们收到给定路径的子树作为结果，并调用 srvs.handle，它会递归地对子树中的每个节点执行 srvs.update 方法。update 方法修改我们的 srvs 对象的状体，使其与 etcd 中子树的状态保持一致。最后，我们调用 srvs.persist，它将 srvs 对象转换为目标组列表，并将它们写入由 -target-file 标志指定的文件。

func main() {
  flag.Parse()

  var (
    client  = etcd.NewClient([]string{*etcdServer})
    srvs    = services{}
  )

  // Retrieve the subtree of the /services path.
  res, err := client.Get(servicesPrefix, false, true)
  if err != nil {
    log.Fatalf("Error on initial retrieval: %s", err)
  }
  srvs.handle(res.Node, srvs.update)
  srvs.persist()
}

假设这是一个可用的实现。我们现在可以每隔 30 秒运行一次这个工具，以便大致准确地了解服务发现中的当前目标。

但我们能做得更好吗？

答案是肯定的。etcd 提供 watch 功能，这使得我们可以监听任何路径及其子路径的更新。这样，我们可以立即得知变更并立即应用它们。我们也不必一遍又一遍地处理整个 /services 子树，这对于大量服务和实例而言变得非常重要。

我们如下扩展我们的 main 函数

func main() {
  // ...

  updates := make(chan *etcd.Response)

  // Start recursively watching for updates.
  go func() {
    _, err := client.Watch(servicesPrefix, 0, true, updates, nil)
    if err != nil {
      log.Errorln(err)
    }
  }()

  // Apply updates sent on the channel.
  for res := range updates {
    log.Infoln(res.Action, res.Node.Key, res.Node.Value)

    handler := srvs.update
    if res.Action == "delete" {
      handler = srvs.delete
    }
    srvs.handle(res.Node, handler)
    srvs.persist()
  }
}

我们启动一个 goroutine，它会递归地监听 /services 中条目的变化。它会一直阻塞，并将所有变化发送到 updates 通道。然后我们从通道读取更新，并像之前一样应用。但是，如果一个实例或整个服务消失了，我们会改用 srvs.delete 方法调用 srvs.handle。

每次更新完成后，我们都会再次调用 srvs.persist，以便将变更写入 Prometheus 正在监视的文件。

修改方法

目前为止一切顺利——概念上这是可行的。剩下的就是 update 和 delete 处理方法以及 persist 方法。

update 和 delete 由 handle 方法调用，该方法简单地为子树中的每个节点调用它们，前提是路径有效

var pathPat = regexp.MustCompile(`/services/([^/]+)(?:/(\d+))?`)

func (srvs services) handle(node *etcd.Node, handler func(*etcd.Node)) {
  if pathPat.MatchString(node.Key) {
    handler(node)
  } else {
    log.Warnf("unhandled key %q", node.Key)
  }

  if node.Dir {
    for _, n := range node.Nodes {
      srvs.handle(n, handler)
    }
  }
}

update

update 方法基于 etcd 中更新的节点来修改我们的 services 对象的状体。

func (srvs services) update(node *etcd.Node) {
  match := pathPat.FindStringSubmatch(node.Key)
  // Creating a new job directory does not require any action.
  if match[2] == "" {
    return
  }
  srv := match[1]
  instanceID := match[2]

  // We received an update for an instance.
  insts, ok := srvs[srv]
  if !ok {
    insts = instances{}
    srvs[srv] = insts
  }
  insts[instanceID] = node.Value
}

delete

delete 方法从我们的 services 对象中移除实例或整个任务，取决于 etcd 中删除了哪个节点。

func (srvs services) delete(node *etcd.Node) {
  match := pathPat.FindStringSubmatch(node.Key)
  srv := match[1]
  instanceID := match[2]

  // Deletion of an entire service.
  if instanceID == "" {
    delete(srvs, srv)
    return
  }

  // Delete a single instance from the service.
  delete(srvs[srv], instanceID)
}

persist

persist 方法将我们的 services 对象的状体转换为 TargetGroup 列表。然后将此列表以 JSON 格式写入 -target-file 中。

type TargetGroup struct {
  Targets []string          `json:"targets,omitempty"`
  Labels  map[string]string `json:"labels,omitempty"`
}

func (srvs services) persist() {
  var tgroups []*TargetGroup
  // Write files for current services.
  for job, instances := range srvs {
    var targets []string
    for _, addr := range instances {
      targets = append(targets, addr)
    }

    tgroups = append(tgroups, &TargetGroup{
      Targets: targets,
      Labels:  map[string]string{"job": job},
    })
  }

  content, err := json.Marshal(tgroups)
  if err != nil {
    log.Errorln(err)
    return
  }

  f, err := create(*targetFile)
  if err != nil {
    log.Errorln(err)
    return
  }
  defer f.Close()

  if _, err := f.Write(content); err != nil {
    log.Errorln(err)
  }
}

投入实际使用

全部完成，那么如何运行它呢？

我们只需启动我们的工具并指定配置的输出文件

./etcd_sd -target-file /etc/prometheus/tgroups.json

然后我们使用同一个文件配置 Prometheus 的基于文件的服务发现。最简单的配置如下所示

scrape_configs:
- job_name: 'default' # Will be overwritten by job label of target groups.
  file_sd_configs:
  - names: ['/etc/prometheus/tgroups.json']

就这样。现在我们的 Prometheus 与 etcd 中进入和离开服务发现的服务及其实例保持同步。

结论

如果 Prometheus 没有原生支持您组织的服务发现，不要绝望。使用一个小型实用程序，您可以轻松弥合差距，并从监控目标的无缝更新中获益。因此，您可以将对监控配置的更改从您的部署考虑中移除。

非常感谢我们的贡献者 Jimmy Dyson 和 Robert Jacob，他们增加了对 Kubernetes 和 Marathon 的原生支持。另请参阅 Keegan C Smith 基于文件的 EC2 服务发现。

您可以在 GitHub 上找到这篇博文的完整源代码。