Kube State Metrics

In diesem Dokument wird beschrieben, wie Sie Ihre Google Kubernetes Engine-Bereitstellung so konfigurieren, dass Sie mithilfe von Google Cloud Managed Service for Prometheus Messwerte aus Kube State Metrics erfassen können. Dieses Dokument enthält Anleitungen für folgende Aufgaben:

• Kube State Metrics einrichten, um Messwerte zu erfassen.
• Eine PodMonitoring-Ressource für Managed Service for Prometheus konfigurieren, um die exportierten Messwerte zu erfassen.
• Auf ein Dashboard in Cloud Monitoring zugreifen, um die Messwerte zu prüfen.
• Benachrichtigungsregeln konfigurieren, um die Messwerte zu beobachten.

Diese Anleitung gilt nur, wenn Sie die verwaltete Sammlung mit Managed Service for Prometheus verwenden. Wenn Sie eine selbst bereitgestellte Sammlung verwenden, finden Sie im Quell-Repository Installationsinformationen für Kube State Metrics.

Diese Anleitung dient als Beispiel und sollte in den meisten Kubernetes-Umgebungen funktionieren. Wenn Sie aufgrund von restriktiven Sicherheits- oder Organisationsrichtlinien Probleme beim Installieren einer Anwendung oder eines Exporters haben, empfehlen wir Ihnen, die Open Source-Dokumentation für Support zu nutzen.

Vorbereitung

Zum Erfassen von Messwerten aus Kube State Metrics mithilfe von Managed Service for Prometheus und einer verwalteten Sammlung muss Ihre Bereitstellung die folgenden Anforderungen erfüllen:

• Der Cluster muss Google Kubernetes Engine Version 1.21.4-gke.300 oder höher ausführen.
• Sie müssen Managed Service for Prometheus mit aktivierter verwalteter Sammlung ausführen. Weitere Informationen finden Sie unter Erste Schritte mit verwalteter Sammlung.

• Um die in Cloud Monitoring verfügbaren Dashboards für die Integration zu nutzen, müssen Sie kube-state-metrics Version 2.4.2 oder höher verwenden.

  Weitere Informationen zu verfügbaren Dashboards finden Sie unter Dashboards installieren.

Verwaltetes Kube State Metrics

Alternativ zu dieser Konfiguration bietet GKE eine vollständig verwaltete Bereitstellung von Kube State Metrics. Das installierbare Paket bietet einen speziell ausgewählten Satz von Kube State Metrics, die weniger Einrichtungsaufwand erfordern. Weitere Informationen finden Sie unter Paket: Kube State Metrics.

Kube State Metrics installieren

Mit der folgenden Konfiguration können Sie Kube State Metrics installieren:

# 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

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um Konfigurationsänderungen aus einer lokalen Datei anzuwenden:

kubectl apply -f FILE_NAME

Sie können Ihre Konfigurationen auch mit Terraform verwalten.

Regeln und Benachrichtigungen definieren

Sie können die folgende Rules-Konfiguration verwenden, um Benachrichtigungen für Ihre Messwerte zu definieren:

# 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

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um Konfigurationsänderungen aus einer lokalen Datei anzuwenden:

kubectl apply -f FILE_NAME

Sie können Ihre Konfigurationen auch mit Terraform verwalten.

Weitere Informationen zum Anwenden von Regeln auf Ihren Cluster finden Sie unter Verwaltete Regelauswertung und Benachrichtigungen.

Diese Rules-Konfiguration wurde aus den Regeln und Benachrichtigungen übernommen, die zum Repository kube-state-metrics beigetragen haben.

Konfiguration prüfen

Mit dem Metrics Explorer können Sie prüfen, ob Sie den Exporter richtig konfiguriert haben. Es kann ein oder zwei Minuten dauern, bis Cloud Monitoring Ihre Messwerte aufgenommen hat.

So prüfen Sie, ob die Messwerte aufgenommen wurden:

1. Rufen Sie in der Google Cloud Console die Seite Metrics Explorer auf.

   Zum Metrics Explorer

   Wenn Sie diese Seite über die Suchleiste suchen, wählen Sie das Ergebnis aus, dessen Zwischenüberschrift Monitoring ist.

2. Klicken Sie in der Symbolleiste des Bereichs "Query Builder" auf die Schaltfläche  MQL oder  PromQL.
3. Prüfen Sie, ob PromQL in der Ein-/Aus-Schaltfläche PromQL ausgewählt ist. Die Sprachschaltfläche befindet sich in derselben Symbolleiste, mit der Sie Ihre Abfrage formatieren können.
4. Geben Sie die folgende Abfrage ein und führen Sie sie aus:
   

   up{job="kube-state-metrics", cluster="CLUSTER_NAME", namespace="gmp-public"}
   

Dashboards installieren

Cloud Monitoring bietet eine Bibliothek mit Beispiel-Dashboards für Integrationen. Die Beispielbibliothek enthält "Prometheus"-Dashboards, die Sie installieren können, um Ihre Daten in der Google Cloud Console anzuzeigen.

Beachten Sie, dass auf dem Dashboard Kubernetes Cluster Prometheus Overview Node Exporter installiert sein muss. Für das Dashboard Kubernetes Pod Prometheus Overview müssen Node Exporter und cAdvisor/Kubelet installiert sein.

So installieren Sie ein Dashboard aus der Beispielbibliothek:

1. Rufen Sie in der Google Cloud Console die Seite Dashboards auf.

   Dashboards aufrufen

   Wenn Sie diese Seite über die Suchleiste suchen, wählen Sie das Ergebnis aus, dessen Zwischenüberschrift Monitoring ist.

2. Wählen Sie den Tab Beispielbibliothek aus.
3. Wählen Sie die Kategorie Sonstige aus.
4. (Optional) Um eine statische Vorschau des Dashboards ohne Installation aufzurufen, klicken Sie auf Vorschau, .
5. Wählen Sie die Dashboards aus, die Sie installieren möchten, und klicken Sie dann auf  Importieren.

Weitere Informationen zum Installieren von Dashboards finden Sie unter Beispiel-Dashboards installieren.

Fehlerbehebung

Informationen zur Fehlerbehebung bei Problemen mit der Messwertaufnahme finden Sie unter Probleme mit der Erfassung über Exporter unter Fehlerbehebung bei Problemen mit der Aufnahme.