Métricas de estado do Kube

Neste documento, descrevemos como configurar a implantação do Google Kubernetes Engine para usar o Google Cloud Managed Service para Prometheus a fim de coletar métricas das métricas de estado do Kube. Esta página mostra como fazer o seguinte:

  • Configurar as métricas do estado do Kube para relatar as métricas.
  • Configurar um recurso PodMonitoring para o serviço gerenciado para Prometheus a fim de coletar as métricas exportadas.
  • Instalar um painel no Cloud Monitoring para ver as métricas.
  • Configure regras de alertas para monitorar as métricas.

Estas instruções se aplicam somente ao usar a coleção gerenciada com o serviço gerenciado para Prometheus. Se você estiver usando a coleção autoimplantada, consulte o repositório de origem do Kube State Metrics para ver informações da instalação.

Estas instruções são um exemplo e devem funcionar na maioria dos ambientes do Kubernetes. Se você estiver com problemas para instalar um aplicativo ou exportador devido a políticas restritivas de segurança ou da organização, recomendamos consultar a documentação de código aberto para receber suporte.

Pré-requisitos

Para coletar as métricas das métricas de estado do Kube usando o serviço gerenciado para Prometheus e a coleta gerenciada, sua implantação precisa atender aos seguintes requisitos:

  • O cluster precisa executar a versão 1.21.4-gke.300 ou posterior do Google Kubernetes Engine.
  • É necessário executar o Managed Service para Prometheus com a coleta gerenciada ativada. Para mais informações, consulte Começar a usar a coleta gerenciada.

  • Para usar os painéis disponíveis no Cloud Monitoring para a integração, use a versão 2.4.2 ou posterior do kube-state-metrics.

    Para mais informações sobre os painéis disponíveis, consulte Instalar painéis.

Métricas de estado gerenciadas do Kube

O GKE oferece uma implantação totalmente gerenciada de métricas de estado do Kube como alternativa à configuração dessa integração. O pacote instalável fornece um conjunto de métricas de estado do Kube selecionadas que requer menos esforço para configurar. Essa integração oferece mais métricas, mas também exige mais esforço para configurar. Para analisar o pacote selecionado antes de decidir qual usar, consulte Pacote: métricas de estado do Kube.

Instalar Métricas de estado do Kube

É possível usar a seguinte configuração para instalar as métricas de estado do Kube:

# Copyright 2023 Google LLC
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  labels:
    app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
    app.kubernetes.io/version: 2.12.0
  namespace: gmp-public
  name: kube-state-metrics
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
  serviceName: kube-state-metrics
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
        app.kubernetes.io/version: 2.12.0
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: kubernetes.io/arch
                operator: In
                values:
                - arm64
                - amd64
              - key: kubernetes.io/os
                operator: In
                values:
                - linux
      containers:
      - name: kube-state-metric
        image: registry.k8s.io/kube-state-metrics/kube-state-metrics:v2.12.0
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        args:
        - --pod=$(POD_NAME)
        - --pod-namespace=$(POD_NAMESPACE)
        - --port=8080
        - --telemetry-port=8081
        ports:
        - name: metrics
          containerPort: 8080
        - name: metrics-self
          containerPort: 8081
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 190Mi
          limits:
            memory: 250Mi
        securityContext:
          allowPrivilegeEscalation: false
          privileged: false
          capabilities:
            drop:
            - all
          runAsUser: 1000
          runAsGroup: 1000
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 8080
          initialDelaySeconds: 5
          timeoutSeconds: 5
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: 8081
          initialDelaySeconds: 5
          timeoutSeconds: 5
      serviceAccountName: kube-state-metrics
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
    app.kubernetes.io/version: 2.12.0
  namespace: gmp-public
  name: kube-state-metrics
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - name: metrics
    port: 8080
    targetPort: metrics
  - name: metrics-self
    port: 8081
    targetPort: metrics-self
  selector:
    app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  namespace: gmp-public
  name: kube-state-metrics
  labels:
    app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
    app.kubernetes.io/version: 2.12.0
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: gmp-public:kube-state-metrics
  labels:
    app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
    app.kubernetes.io/version: 2.12.0
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: gmp-public:kube-state-metrics
subjects:
- kind: ServiceAccount
  namespace: gmp-public
  name: kube-state-metrics
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: gmp-public:kube-state-metrics
  labels:
    app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
    app.kubernetes.io/version: 2.12.0
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - configmaps
  - secrets
  - nodes
  - pods
  - services
  - resourcequotas
  - replicationcontrollers
  - limitranges
  - persistentvolumeclaims
  - persistentvolumes
  - namespaces
  - endpoints
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - pods
  verbs:
  - get
- apiGroups:
  - extensions
  resources:
  - daemonsets
  - deployments
  - replicasets
  - ingresses
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - apps
  resources:
  - statefulsets
  - daemonsets
  - deployments
  - replicasets
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - apps
  resources:
  - statefulsets
  verbs:
  - get 
- apiGroups:
  - batch
  resources:
  - cronjobs
  - jobs
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - autoscaling
  resources:
  - horizontalpodautoscalers
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - authentication.k8s.io
  resources:
  - tokenreviews
  verbs:
  - create
- apiGroups:
  - authorization.k8s.io
  resources:
  - subjectaccessreviews
  verbs:
  - create
- apiGroups:
  - policy
  resources:
  - poddisruptionbudgets
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - certificates.k8s.io
  resources:
  - certificatesigningrequests
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - storage.k8s.io
  resources:
  - storageclasses
  - volumeattachments
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - admissionregistration.k8s.io
  resources:
  - mutatingwebhookconfigurations
  - validatingwebhookconfigurations
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - networking.k8s.io
  resources:
  - networkpolicies
  - ingresses
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - coordination.k8s.io
  resources:
  - leases
  verbs:
  - list
  - watch
---
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: kube-state-metrics
  namespace: gmp-public
spec:
  maxReplicas: 10
  minReplicas: 1
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: StatefulSet
    name: kube-state-metrics
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: memory
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 60
  behavior:
    scaleDown:
      policies:
      - type: Pods
        value: 1
        # Under-utilization needs to persist for `periodSeconds` before any action can be taken.
        # Current supported max from https://kubernetes.io/docs/reference/kubernetes-api/workload-resources/horizontal-pod-autoscaler-v2beta2/.
        periodSeconds: 1800
      # Current supported max from https://kubernetes.io/docs/reference/kubernetes-api/workload-resources/horizontal-pod-autoscaler-v2beta2/.
      stabilizationWindowSeconds: 3600
---
apiVersion: monitoring.googleapis.com/v1
kind: ClusterPodMonitoring
metadata:
  name: kube-state-metrics
  labels:
    app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
    app.kubernetes.io/part-of: google-cloud-managed-prometheus
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
  endpoints:
  - port: metrics
    interval: 30s
    metricRelabeling:
    - action: keep
      # Curated subset of metrics to reduce costs while populating default set of sample dashboards at
      # https://github.com/GoogleCloudPlatform/monitoring-dashboard-samples/tree/master/dashboards/kubernetes
      # Change this regex to fit your needs for which objects you want to monitor    
      regex: kube_(daemonset|deployment|replicaset|pod|namespace|node|statefulset|persistentvolume|horizontalpodautoscaler|job_created)(_.+)?
      sourceLabels: [__name__]
  targetLabels:
    metadata: [] # explicitly empty so the metric labels are respected
---
apiVersion: monitoring.googleapis.com/v1
kind: PodMonitoring
metadata:
  namespace: gmp-public
  name: kube-state-metrics
  labels:
    app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
    app.kubernetes.io/part-of: google-cloud-managed-prometheus
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
  endpoints:
  - port: metrics-self
    interval: 30s

Para aplicar as alterações de configuração de um arquivo local, execute o seguinte comando: 

kubectl apply -f FILE_NAME

Também é possível usar o Terraform para gerenciar as configurações.

Definir regras e alertas

Use a configuração Rules a seguir para definir alertas nas suas métricas:

# Copyright 2022 Google LLC
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.

apiVersion: monitoring.googleapis.com/v1
kind: Rules
metadata:
  namespace: gmp-public
  name: kube-state-metrics-rules
  labels:
    app.kubernetes.io/component: rules
    app.kubernetes.io/name: kube-state-metrics
    app.kubernetes.io/part-of: google-cloud-managed-prometheus
spec:
  groups:
    - name: kube-state-metrics
      interval: 30s
      rules:
      - alert: KubeStateMetricsListErrors
        annotations:
          description: kube-state-metrics is experiencing errors at an elevated rate in list operations. This is likely causing it to not be able to expose metrics about Kubernetes objects correctly or at all.
          summary: kube-state-metrics is experiencing errors in list operations.
        expr: |
          (sum(rate(kube_state_metrics_list_total{job="kube-state-metrics",result="error"}[5m]))
            /
          sum(rate(kube_state_metrics_list_total{job="kube-state-metrics"}[5m])))
          > 0.01
        for: 15m
        labels:
          severity: critical
      - alert: KubeStateMetricsWatchErrors
        annotations:
          description: kube-state-metrics is experiencing errors at an elevated rate in watch operations. This is likely causing it to not be able to expose metrics about Kubernetes objects correctly or at all.
          summary: kube-state-metrics is experiencing errors in watch operations.
        expr: |
          (sum(rate(kube_state_metrics_watch_total{job="kube-state-metrics",result="error"}[5m]))
            /
          sum(rate(kube_state_metrics_watch_total{job="kube-state-metrics"}[5m])))
          > 0.01
        for: 15m
        labels:
          severity: critical
      - alert: KubeStateMetricsShardingMismatch
        annotations:
          description: kube-state-metrics pods are running with different --total-shards configuration, some Kubernetes objects may be exposed multiple times or not exposed at all.
          summary: kube-state-metrics sharding is misconfigured.
        expr: |
          stdvar (kube_state_metrics_total_shards{job="kube-state-metrics"}) != 0
        for: 15m
        labels:
          severity: critical
      - alert: KubeStateMetricsShardsMissing
        annotations:
          description: kube-state-metrics shards are missing, some Kubernetes objects are not being exposed.
          summary: kube-state-metrics shards are missing.
        expr: |
          2^max(kube_state_metrics_total_shards{job="kube-state-metrics"}) - 1
            -
          sum( 2 ^ max by (shard_ordinal) (kube_state_metrics_shard_ordinal{job="kube-state-metrics"}) )
          != 0
        for: 15m
        labels:
          severity: critical

Para aplicar as alterações de configuração de um arquivo local, execute o seguinte comando: 

kubectl apply -f FILE_NAME

Também é possível usar o Terraform para gerenciar as configurações.

Para mais informações sobre como aplicar regras ao cluster, consulte Avaliação e alerta de regras gerenciadas.

Essa configuração de Rules foi adaptada das regras e dos alertas que contribuíram para o repositório kube-state-metrics.

Verificar a configuração

Use o Metrics Explorer para verificar se você configurou corretamente as métricas do estado do Kube. Pode levar um ou dois minutos para que o Cloud Monitoring ingira as métricas.

Para verificar se as métricas foram transferidas, faça o seguinte:

  1. No console Google Cloud , acesse a página do  Metrics Explorer:

    Acesse o Metrics explorer

    Se você usar a barra de pesquisa para encontrar essa página, selecione o resultado com o subtítulo Monitoring.

  2. Na barra de ferramentas do painel do criador de consultas, selecione o botão  MQL ou  PromQL.
  3. Verifique se PromQL está selecionado na opção de ativar/desativar Idioma. A alternância de idiomas está na mesma barra de ferramentas que permite formatar sua consulta.
  4. Digite e execute a seguinte consulta:
    up{job="kube-state-metrics", cluster="CLUSTER_NAME", namespace="gmp-public"}

Instalar painéis

O Cloud Monitoring oferece uma biblioteca de painéis de amostra para integrações. A biblioteca de amostra inclui painéis "Prometheus", que podem ser instalados para conferir os dados no console Google Cloud .

Observe que o painel Visão geral do Prometheus do cluster do Kubernetes requer a instalação do Exportador de nós. O painel Visão geral do Prometheus Pod do Kubernetes requer que o Exportador de nós e o cAdvisor/Kubelet estejam instalados.

Para instalar um painel a partir da biblioteca de amostra, faça o seguinte:

  1. No Google Cloud console, acesse a página  Painéis:

    Ir para Painéis

    Se você usar a barra de pesquisa para encontrar essa página, selecione o resultado com o subtítulo Monitoring.

  2. Selecione a guia Biblioteca de amostra.
  3. Escolha a categoria Outro.
  4. (Opcional) Para conferir uma visualização estática de um painel sem instalá-lo, clique em Visualizar.
  5. Selecione os painéis que você quer instalar e clique em  Importar.

Para mais informações sobre como instalar painéis, consulte Como instalar painéis de amostra.

Solução de problemas

Para resolver problemas de transferências de métricas, consulte Problemas com a coleta de exportadores em Resolver problemas no processamento.