Kube State Metrics

Este documento descreve como configurar a implementação do Google Kubernetes Engine para poder usar o Google Cloud Managed Service for Prometheus para recolher métricas do Kube State Metrics. Este documento mostra como fazer o seguinte:

• Configure as métricas de estado do Kube para comunicar métricas.
• Aceda a um painel de controlo no Cloud Monitoring para ver as métricas.
• Configure regras de alerta para monitorizar as métricas.

Estas instruções aplicam-se apenas se estiver a usar a recolha gerida com o serviço gerido para Prometheus. Se estiver a usar a recolha implementada automaticamente, consulte o repositório de origem para as métricas de estado do Kube para obter informações de instalação.

Estas instruções são fornecidas como exemplo e espera-se que funcionem na maioria dos ambientes do Kubernetes. Se estiver com problemas na instalação de uma aplicação ou de um exportador devido a políticas organizacionais ou de segurança restritivas, recomendamos que consulte a documentação de código aberto para receber apoio técnico.

Pré-requisitos

Para recolher métricas do Kube State Metrics através do Managed Service for Prometheus e da recolha gerida, a sua implementação tem de cumprir os seguintes requisitos:

• O cluster tem de estar a executar a versão 1.28.15-gke.2475000 ou posterior do Google Kubernetes Engine.
• Tem de estar a executar o Managed Service for Prometheus com a recolha gerida ativada. Para mais informações, consulte o artigo Comece a usar a recolha gerida.

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

  Para mais informações sobre os painéis de controlo disponíveis, consulte o artigo Instale painéis de controlo.

Métricas de estado do Kube geridas

O GKE oferece uma implementação totalmente gerida das métricas de estado do kube como alternativa à configuração desta integração. O pacote instalável oferece um conjunto de métricas de estado do kube selecionado e com opiniões que requer menos esforço para configurar. Esta integração fornece métricas adicionais, mas também requer mais esforço para configurar. Para rever o pacote organizado antes de decidir qual usar, consulte Pacote: métricas de estado do Kube.

Instale as métricas de estado do Kube

Pode usar a seguinte configuração para instalar as Kube State Metrics:

# 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 alterações de configuração a partir de um ficheiro local, execute o seguinte comando:

kubectl apply -f FILE_NAME

Também pode usar o Terraform para gerir as suas configurações.

Defina regras e alertas

Pode usar a seguinte configuração Rules 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 alterações de configuração a partir de um ficheiro local, execute o seguinte comando:

kubectl apply -f FILE_NAME

Também pode usar o Terraform para gerir as suas configurações.

Para mais informações sobre a aplicação de regras ao seu cluster, consulte o artigo Avaliação e alertas de regras geridas.

Esta configuração Rules foi adaptada das regras e dos alertas contribuídos para o repositório kube-state-metrics.

Valide a configuração

Pode usar o Explorador de métricas para verificar se configurou corretamente as métricas de estado do Kube. O Cloud Monitoring pode demorar um ou dois minutos a carregar as suas métricas.

Para verificar se as métricas são carregadas, faça o seguinte:

1. Na Google Cloud consola, aceda à página  Explorador de métricas:

   Aceda ao Metrics Explorer

   Se usar a barra de pesquisa para encontrar esta página, selecione o resultado cujo subtítulo é Monitorização.

2. Na barra de ferramentas do painel do criador de consultas, selecione o botão cujo nome é  MQL ou  PromQL.
3. Verifique se a opção PromQL está selecionada no botão Idioma. O botão para alternar o idioma encontra-se na mesma barra de ferramentas que lhe permite formatar a consulta.
4. Introduza e execute a seguinte consulta:
   

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

Instale painéis de controlo

O Cloud Monitoring oferece uma biblioteca de painéis de controlo de exemplo para integrações. A biblioteca de exemplos inclui painéis de controlo do "Prometheus", que pode instalar para ver os seus dados na Google Cloud consola.

Tenha em atenção que o painel de controlo Vista geral do Prometheus do cluster Kubernetes requer a instalação do Node Exporter. O painel de controlo Kubernetes Pod Prometheus Overview requer a instalação do Node Exporter e do cAdvisor/Kubelet.

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

1. Na Google Cloud consola, aceda à página  Painéis de controlo:

   Aceda a Painéis de controlo

   Se usar a barra de pesquisa para encontrar esta página, selecione o resultado cujo subtítulo é Monitorização.

2. Selecione o separador Biblioteca de amostras.
3. Escolha a categoria Outro.
4. (Opcional) Para ver uma pré-visualização estática de um painel de controlo sem o instalar, clique em Pré-visualizar.
5. Selecione os painéis de controlo que quer instalar e, de seguida, clique em  Importar.

Para mais informações sobre a instalação de painéis de controlo, consulte o artigo Instalar painéis de controlo de exemplo.

Resolução de problemas

Para informações sobre a resolução de problemas de carregamento de métricas, consulte a secção Problemas com a recolha de exportadores em Resolução de problemas do lado do carregamento.