پرومتئوس (Prometheus) چیست و چرا در دنیای دوآپس اهمیت دارد؟

در دنیای مدرن فناوری و توسعه نرم‌افزار، ابزارهای مانیتورینگ و پایش عملکرد نقش حیاتی در مدیریت و نگهداری زیرساخت‌ها دارند. با رشد روزافزون سیستم‌های پیچیده و معماری‌های میکروسرویس، نیاز به ابزارهایی که بتوانند داده‌ها را به‌طور پیوسته جمع‌آوری، تحلیل و هشدارهای مناسب ارائه دهند بیش از پیش احساس می‌شود. یکی از قدرتمندترین و پرکاربردترین ابزارها در این زمینه، پرومتئوس (Prometheus) است.

Prometheus یک سیستم نظارت و هشداردهی متن‌باز است که به‌خاطر توانایی‌های زیاد و سهولت استفاده، بسیار محبوب شده است.

هم‌روش از جمله اصلی‌ترین سرویس‌دهندگان خدمات ابری است که فرایند استفاده از سیستم‌های مانیتورینگ و همچنین پرومتئوس را بسیار ساده کرده است. شما تنها با چند کلیک می‌توانید نسخه پرومتئوس خود را راه‌اندازی کنید.

پرومتئوس (Prometheus) چیست؟

پرمتئوس به تیم‌های دواپس این امکان را می‌دهد که داده‌های جمع‌آوری‌شده از سرورها، کانتینرها، دیتابیس‌ها و سایر بخش‌های زیرساخت را ذخیره و تحلیل کنند. این ابزار از مدل جمع‌آوری داده‌ها (Pull-based) استفاده می‌کند، یعنی به جای اینکه داده‌ها به‌طور خودکار به سرور ارسال شوند، پرمتئوس داده‌ها را از منابع مختلف دریافت و ذخیره می‌کند. این ویژگی به دواپس کمک می‌کند تا دیدی جامع از عملکرد و وضعیت سلامت سرویس‌ها داشته باشند.

دلایل محبوبیت پرمتئوس در دواپس

• تجمیع و تحلیل داده‌ها: پرمتئوس به کاربران اجازه می‌دهد تا داده‌های نظارتی را به صورت سری‌های زمانی ذخیره کنند و این امکان را می‌دهد تا داده‌ها برای ساختن نمودارها، مانیتورینگ وضعیت، و ارسال هشدارهای خودکار به کار گرفته شوند.
• سیستم هشداردهی پیشرفته: پرمتئوس به وسیله ابزارهایی مانند Alertmanager امکان ارسال هشدارهای متنوع را فراهم می‌کند که می‌تواند به ایمیل، چت، یا کانال‌های دیگر ارسال شود.
• یکپارچگی با کوبرنتیز: به دلیل تطبیق و یکپارچگی خوب با کوبرنتیز، پرمتئوس در نظارت بر کلاسترها و کانتینرها بسیار کاربردی است و اطلاعات جامع و دقیق‌تری از این زیرساخت‌ها به دست می‌دهد.

نقش متریک‌ها در پرومتئوس

متریک‌ها در پرومتئوس نقشی کلیدی دارند، زیرا پایه‌ی اصلی نظارت و پایش در این ابزار بر اساس متریک‌ها بنا شده است. متریک‌ها داده‌های قابل اندازه‌گیری هستند که وضعیت و عملکرد سیستم‌ها و برنامه‌ها را نشان می‌دهند. این داده‌ها به صورت سری‌های زمانی ذخیره و در پرومتئوس با استفاده از مدل جمع‌آوری Pull-based از سیستم‌ها و سرویس‌های مختلف دریافت می‌شوند.

انواع متریک‌ها در پرومتئوس

پرومتئوس متریک‌ها را به چهار نوع اصلی تقسیم می‌کند:

1. متریک‌های Counter (شمارشگر): این نوع متریک برای شمارش اتفاقاتی که در سیستم رخ می‌دهند به کار می‌رود. مقدار شمارشگرها فقط افزایش می‌یابد (مثلاً تعداد درخواست‌های موفق به یک سرور) و بعد از ری‌استارت مجدد صفر می‌شوند.
2. متریک‌های Gauge (مقیاس‌پذیر): این نوع متریک‌ها برای داده‌هایی که ممکن است افزایش یا کاهش یابند (مانند میزان استفاده از حافظه، بار پردازنده) استفاده می‌شوند و مقادیر آن‌ها بر اساس زمان تغییر می‌کند.
3. متریک‌های Histogram (هیستوگرام): این متریک‌ها برای اندازه‌گیری و دسته‌بندی داده‌های مربوط به توزیع‌ها به کار می‌روند. هیستوگرام‌ها برای بررسی زمان پاسخگویی یا سایز درخواست‌ها استفاده می‌شوند و با کمک آن‌ها می‌توان محدوده‌های زمانی خاص یا مقادیر خاصی را تحلیل کرد.
4. متریک‌های Summary (خلاصه): مشابه هیستوگرام‌ها هستند اما نتایج دقیق‌تری را برای زمان‌بندی و توزیع درخواست‌ها فراهم می‌کنند. برای مثال، درصد ۹۵ پاسخگویی در زمانی مشخص را نشان می‌دهند.

اجزای Prometheus

اکوسیستم Prometheus شامل چندین جزء است. البته بسیاری از این اجزا اختیاری و آپشنال محسوب می‌شوند:

• سرور اصلی Prometheus   که داده‌های سری زمانی را جمع‌آوری و ذخیره می‌کند
• کتابخانه‌های مشتری برای نصب برنامه‌ها
• Push Geteway برای پشتیبانی از وظایف کوتاه مدت
• صادرکننده‌های ویژه برای سرویس‌هایی مانند HAProxy، StatsD، Graphite و غیره
• مدیریت‌کننده هشدارها
• ابزارهای پشتیبانی متنوع

بیشتر اجزای پرومتئوس با زبان Go نوشته شده‌اند، که این باعث شده است که ساخت و استقرار آنها به‌صورت باینری‌های استاتیک ساده باشد.

معماری Prometheus

این نمودار، معماری پرومتئوس و برخی از اجزای اکوسیستم آن را نشان می‌دهد:

معماری پرومتئوس به گونه‌ای طراحی شده که می‌تواند در سیستم‌های توزیع‌شده به صورت کارا عمل کند و به کاربران این امکان را بدهد که به سرعت داده‌ها را جمع‌آوری، ذخیره و تحلیل کنند. معماری پرومتئوس به بخش‌های مختلفی تقسیم می‌شود که هر یک نقشی حیاتی در پایش و نظارت بر سیستم‌ها و سرویس‌ها ایفا می‌کنند.

اجزای اصلی معماری پرومتئوس

Prometheus Server (سرور پرومتئوس)

• نقش اصلی: جمع‌آوری داده‌های متریک از منابع مختلف، ذخیره‌سازی این داده‌ها و فراهم کردن امکان کوئری‌نویسی برای تحلیل داده‌ها.
• ذخیره‌سازی داده‌ها: داده‌ها به صورت سری‌های زمانی در یک پایگاه داده‌ی داخلی ذخیره می‌شوند که برای ذخیره‌سازی سریع و بهینه‌سازی شده است.
• زمان‌بندی جمع‌آوری داده‌ها: پرومتئوس داده‌ها را به‌صورت دوره‌ای از منابع مختلف (Endpoints) جمع‌آوری می‌کند که این جمع‌آوری به روش Pull-based انجام می‌شود.

Alertmanager (مدیر هشدارها)

• نقش اصلی: مدیریت و ارسال هشدارها بر اساس قوانین از پیش تعیین شده. Alertmanager می‌تواند به کانال‌های مختلفی مانند ایمیل، پیام‌رسان‌ها و ابزارهای مدیریت هشدار (مانند PagerDuty و Slack) پیام ارسال کند.
• پیکربندی قوانین هشدار: کاربران می‌توانند قوانین خاصی را تعریف کنند که بر اساس متریک‌ها یا کوئری‌های مشخص شده، هشدار ارسال کند.

Client Libraries (کتابخانه‌های کلاینت)

• پرومتئوس کتابخانه‌های مختلفی را برای زبان‌های برنامه‌نویسی گوناگون (مانند Go، Java، Python) فراهم کرده است که با استفاده از آن‌ها می‌توان متریک‌های سفارشی ایجاد کرد و اطلاعاتی مانند تعداد درخواست‌ها، تاخیرها یا خطاها را به‌طور دقیق ثبت کرد.

Pushgateway (درگاه ارسال داده‌ها)

• این مؤلفه برای موارد خاصی طراحی شده که در آن منابعی مانند جاهای موقت یا Jobهای کوتاه‌مدت، نمی‌توانند به طور مستقیم داده‌ها را در زمان معین به پرومتئوس ارسال کنند. Pushgateway به این نوع Jobها امکان می‌دهد که داده‌های خود را به پرومتئوس بفرستند تا از دست نروند.

Exporters (استخراج‌کننده‌ها)

• نقش اصلی: جمع‌آوری و تبدیل متریک‌های سیستمی و منابع خارجی مانند پایگاه‌های داده، سیستم‌عامل، سرورها و نرم‌افزارهای خاص به فرمت قابل‌خواندن برای پرومتئوس.
• انواع رایج Exporters: برخی از متداول‌ترین Exporterها شامل Node Exporter (برای اطلاعات سیستم)، Blackbox Exporter (برای نظارت بر پروتکل‌ها)، و MySQL Exporter (برای متریک‌های پایگاه‌داده MySQL) هستند.

Prometheus Query Language (PromQL) (زبان کوئری‌نویسی پرومتئوس)

• PromQL یک زبان مخصوص کوئری‌نویسی برای پرومتئوس است که به کاربران امکان می‌دهد کوئری‌های پیچیده برای استخراج داده‌های متریک بنویسند و با استفاده از آن‌ها نمودارهای تحلیلی و گزارش‌های سفارشی ایجاد کنند.

پرومتئوس چطور کار می‌کند؟

پرومتئوس از مدل Pull-based برای جمع‌آوری داده‌ها استفاده می‌کند، به این معنا که پرومتئوس خود به‌صورت دوره‌ای به منابع مختلف متصل شده و داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند. این مدل باعث می‌شود که پرومتئوس بتواند از منابع و سیستم‌های مختلف به‌صورت انعطاف‌پذیر داده دریافت کند و نیاز به تغییر در منابع نداشته باشد.

چه زمانی باید از پرومتئوس استفاده کنیم؟

از پرومتئوس زمانی استفاده کنید که پروژه شما نیاز به نظارت پیوسته و لحظه‌ای بر عملکرد سیستم و سرویس‌های توزیع‌شده دارد، به‌ویژه اگر زیرساخت شما شامل کانتینرها و کلاسترهای Kubernetes است. پرومتئوس برای پایش دقیق متریک‌ها و شناسایی مشکلات به‌سرعت طراحی شده و در محیط‌های دِواپس به خوبی عمل می‌کند. اگر به هشداردهی خودکار، جمع‌آوری متریک‌های سری‌زمانی و تحلیل داده‌ها به‌صورت بلادرنگ نیاز دارید، پرومتئوس یک انتخاب مناسب است.

چه زمانی پرومتئوس مناسب نیست؟

اگرچه پرومتئوس برای جمع‌آوری و ذخیره‌سازی سری‌های زمانی عالی است، اما در ذخیره‌سازی طولانی‌مدت داده‌ها با محدودیت مواجه است؛ چرا که طراحی آن بیشتر برای مانیتورینگ کوتاه‌مدت و نیازهای سریع است. همچنین، در سناریوهایی که نیاز به تحلیل‌های پیچیده، مثل جست‌وجوهای چندبُعدی یا ارتباطات پیچیده بین داده‌ها وجود دارد، پرومتئوس محدودیت‌هایی دارد. به همین دلیل، در مواردی که به پایگاه‌های داده با قابلیت ذخیره‌سازی طولانی‌مدت و تجزیه‌وتحلیل پیشرفته نیاز باشد، گزینه‌هایی مانند Elasticsearch یا InfluxDB معمولاً ترجیح داده می‌شوند.

برای آشنایی بیشتر با ElasticSearch می‌توانید مطلب «الستیک سرچ ElasticSearch چیست؟» را بخوانید.

مزایای Prometheus

 Prometheus به تیم‌های DevOps و سازمان‌هایی که نیاز به مانیتورینگ و نگهداری زیرساخت‌های مدرن دارند، انواع مزایا را فراهم می‌کند. در زیر برخی از مزایای کلیدی آن آورده شده است:

انعطاف‌پذیری

Prometheus ابزاری بسیار انعطاف‌پذیر است و به‌راحتی قابل سفارشی‌سازی است تا به نیازهای منحصربه‌فرد هر سازمان در زمینه مانیتورینگ پاسخ دهد. پشتیبانی از انواع ادغام‌ها و قابلیت‌های انعطاف‌پذیر در کوئری و هشداردهی، این ابزار را برای تنظیم نیازهای خاص مانیتورینگ، آسان می‌کند.

مانیتورینگ بلادرنگ

Prometheus ، امکانات لحظه‌ای و بلادرنگ را برای نظارت و هشداردهی فراهم می‌کند. این نکته به تیم‌های  DevOps این امکان  را می‌دهد به‌سرعت مشکلات را تشخیص دهند و به آن‌ها پاسخ دهند. این مساله کمک می‌کند تا سیستم‌ها داون‌تایم کم‌تری داشته باشند و به‌خوبی کار کنند.

دسترسی بالا

پرومتئوس با فراهم کردن قابلیت دسترسی بالا این امکان را به سازمان‌ها می‌دهد که یک سیستم مانیتورینگ توزیع‌شده با چند سرور Prometheus راه‌اندازی کنند. این امکان باعث می‌شود که داده‌های مانیتورینگ همواره و  حتی در صورت بروز خطا در سرورها  همواره در دسترس باشند.

مصرف کم منابع

پرومتئوس طوری طراحی شده است که بهره‌وری بالایی در استفاده از منابع داشته باشد و به طور کلی به حافظه و پردازنده کمتری نیاز دارد. این ویژگی به آن امکان می‌دهد روی انواع مختلفی از سخت‌افزار و زیرساخت‌ها اجرا شود، بدون آنکه مصرف منابع به طور چشمگیری افزایش یابد.

سهولت استفاده

Prometheus یک رابط کاربری ساده و سرراست ارائه می‌دهد که کاربران را قادر می‌سازد به‌راحتی برای دریافت داده‌های متریک کوئری بزنند و آن‌ها را بصری‌سازی کنند. زبان کوئری قدرتمند PromQL، نیز به‌راحتی قابل یادگیری و و استفاده است. همین نکته باعث می‌شود که کاربران با هر سطح مهارتی بتوانند از آن استفاده کنند.

قابلیت مقیاس‌پذیری

Prometheus مقیاس‌پذیری بالایی دارد و قادر است حجم بزرگی از داده‌های متریک‌ها را مدیریت کند. برای پاسخ دادن به نیازهای متغییر مانیتورینگ تعداد نمونه‌های این ابزار را به‌راحتی می‌توان کم و زیاد کرد.

متن‌باز

Prometheus یک ابزار متن‌باز است که می‌توان از آن به‌صورت رایگان استفاده کرد و حتی تغییراتی در آن اعمال کرد. این مسئله باعث می‌شود که سازمان‌ها به‌راحتی و بدون هزینه‌‌های قابل توجه  شروع به کار با مانیتورینگ کنند.

در پایان

پرمتئوس ابزاری کلیدی در دواپس است که به سازمان‌ها کمک می‌کند تا زیرساخت‌ها و برنامه‌های خود را به صورت مداوم پایش کنند، مشکلات را سریع شناسایی کنند و از داده‌های جمع‌آوری‌شده برای بهبود کارایی و پایداری سرویس‌ها استفاده کنند. این قابلیت‌ها، پرمتئوس را به یکی از اجزای اصلی در اکوسیستم دواپس تبدیل کرده‌اند.