Prometheus 系统化学习计划-总纲

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以下是Prometheus 系统化学习计划,帮助新手小白从零基础到生产实践中的熟练应用。整个学习路径分为5个阶段,每个阶段有明确的学习目标和详细的知识点,最后还配有实战任务和资料推荐,确保理论与实践结合。


阶段 1:Prometheus 基础入门(1-2 周)

目标:理解 Prometheus 的基本概念、架构及核心功能,能完成基础安装和简单监控配置。

学习内容

  1. 基础概念

    • 什么是时间序列数据库(TSDB)
    • Prometheus 的核心特点与应用场景
    • Prometheus 的架构(Server、Exporter、Alertmanager、Pushgateway 等)
  2. 环境搭建

    • Prometheus 安装(Docker、Kubernetes、二进制文件安装)
    • 使用 Node Exporter 监控主机基本指标(CPU、内存、磁盘、网络等)
    • 初步了解 Web 界面及 PromQL 查询
  3. Prometheus 配置文件基础

    • 了解 Prometheus 配置文件 prometheus.yml 的结构
    • 配置静态目标(Static Targets)
    • 简单使用服务发现(Service Discovery,如 Kubernetes、Consul)

实践任务

  • 安装并运行 Prometheus,配置监控本地服务器的 CPU 和内存。
  • 编写简单的 PromQL 查询,获取最近 5 分钟的 CPU 使用率。

阶段 2:深入 PromQL 查询语言(1-2 周)

目标:掌握 PromQL 查询和聚合语法,能够编写复杂的查询和告警规则。

学习内容

  1. 基础查询

    • 查询时间序列数据(最新值、范围查询)
    • 使用标签筛选数据(如 instance, job
  2. 聚合与函数

    • 基本聚合操作:sum(), avg(), min(), max(), count()
    • 使用 rate()increase() 等函数计算指标增量
    • 时间偏移与窗口查询 [5m]offset 的用法
  3. 告警规则 (Alert Rules)

    • 编写简单的告警规则 (for, expr)
    • 通过 Web 界面验证告警规则

实践任务

  • 使用 PromQL 查询主机 5 分钟内的平均 CPU 使用率,并创建告警规则,告警 CPU 使用率超 80%。
  • 使用 Prometheus 的 Web 界面测试告警规则。

阶段 3:生产环境中的 Prometheus(2-3 周)

目标:熟悉 Prometheus 在生产环境中的最佳实践,包括告警管理、日志可视化和服务发现。

学习内容

  1. Alertmanager

    • 安装并配置 Alertmanager
    • 告警分组、路由和抑制策略
    • 告警通知渠道(Email、Slack、Webhook 等)
  2. Exporter 深入学习

    • 常用 Exporter(Node Exporter、Blackbox Exporter、cAdvisor、MySQL Exporter 等)
    • 编写自定义 Exporter(使用 Go 或 Python)
  3. 持久化与长期存储

    • Prometheus 本地存储机制及数据管理
    • 使用 Thanos 或 Cortex 实现长期存储与高可用
  4. Grafana 可视化

    • 安装 Grafana,连接 Prometheus 数据源
    • 创建自定义仪表盘,展示重要指标
    • Grafana 变量与高级图表配置

实践任务

  • 配置 Alertmanager,实现告警通知到邮箱和 Slack。
  • 结合 Grafana,创建一个监控仪表盘,展示 CPU、内存和磁盘使用率趋势。

阶段 4:Prometheus 高级应用(2-3 周)

目标:掌握 Prometheus 在微服务架构和 Kubernetes 中的应用,优化性能,解决生产环境中的问题。

学习内容

  1. Kubernetes 集成

    • 使用 kube-prometheus 监控 Kubernetes 集群
    • 监控 Pod、Node、Service 的状态与资源使用
    • Kubernetes 服务发现与自动化配置
  2. 高可用与集群化

    • Prometheus 的高可用架构设计
    • 使用 Thanos 实现多集群监控与数据存储
  3. 性能优化

    • Prometheus 性能调优(采集频率、数据压缩、查询优化)
    • 避免常见性能陷阱

实践任务

  • 在 Kubernetes 集群中部署 Prometheus,并监控集群状态。
  • 使用 Thanos 实现 Prometheus 的长期存储。

阶段 5:综合实战与总结(2-4 周)

目标:完成实际生产环境中的监控系统设计,解决综合问题,成为 Prometheus 高级用户。

综合实战任务

  1. 完整的监控系统设计

    • 监控业务系统与基础设施
    • 配置告警规则,结合业务需求发送多级告警通知
    • 创建 Grafana 仪表盘,生成可视化报告
  2. 解决实际问题

    • 分析生产环境中的监控数据,发现性能瓶颈
    • 排查告警误报或漏报的问题,优化告警策略

学习资源推荐

  1. 官方文档prometheus.io/docs/

  2. Grafana 官方文档grafana.com/docs/

  3. 实战书籍

    • 《Prometheus 实战》
    • 《Kubernetes 监控与告警》
  4. 优秀博客和社区

    • CNCF 官方社区
    • Medium 上的 Prometheus 技术文章