Minikube와 함께하는 Kubernetes Study 8 - Prometheus와 Grafana를 이용한 Kubernetes 모니터링

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yundream
2023-12-12
2023-12-12
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[Kubernetes](https://www.joinc.co.kr/w/kubernetes_minikube_index) 클러스터의 운영에서 가장 중요한 것은 현재의 상태를 모니터링 하는 것이다. 여기에서는 Prometheus와 Grafana를 사용해서 클러스터를 모니터링하는 방법을 다룰 것이다. 문서의 내용은 아래의 환경에서 테스트 했다.
* 운영체제: Ubuntu Linux 23.10
* Minikuber version: v1.20.0
* Helm 3

### Prometheus 소개
Prometheus는 오픈소스 모니터링 솔류션이다. 2016년 5월 9일 **CNCF(Cloud Native Computing Foundation)**에 이큐베이팅되고 2018년 **Graduated** 되면서 특히 클라우드 환경에서의 채택이 늘고 있다. Kubernetes 환경에서는 기본 모니터링 솔류션이라고 보면 된다. Prometheus의 특징은 아래와 같다.
1. 강력한 질의어: PromQL이라고 하는 질의어를 이용해서 데이터를 효과적으로 조회할 수 있다.
2. 시계열 데이터 수집: HTTP를 통해 노출되는 엔드포인트에서 메트릭 데이터를 주기적으로 수집할 수 있다.
3. 알림: Rule 기반의 경고 시스템을 제공하여 특정 조건이나 임계값을 초과하는 경우 알림을 생성할 수 있다.
4. 확장성: 여러 서버로 클러스터를 구성해서 대규모 환경에도 사용 할 수 있다.
5. 인터페이스 및 통합성: Prometheus는 다양한 인터페이스와 플러그인을 제공하며 **Grafana**를 이용해서 시각화 및 대시보드를 생성할 수 있다.
6. 커뮤니티: 오픈소스 솔류션이며, 활발하게 활동하는 커뮤니티에 의해 계속 발전하고 있다.

### Grafana 소개
Grafana는 모니터링 및 통계 정보를 보여주는 오픈소스 플랫폼으로, **시계열 데이터**를 시각화하고 분석하기 위해서 사용한다. Grafana는 MySQL, PostgreSQL, InfluxDB와 같은 데이터베이스, Prometheus, Graphite, ElasticSearch와 같은 다양한 모니터링 시스템의 데이터를 읽어서 시각화 할 수 있다. 이 문서에서는 Prometheus가 데이터 소스이다.

![Grafana](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vQGpJp9Lm2XBpnB34o5JOCde5ITS8Q2tMoKI4rmNYYQKIAzmY0KIgWbh-Nr5M22nY9s_OmcVp2f1kNk/pub?w=995&h=396)

### Minikube 구성 
Minikube를 설치하지 않았다면 [Minikube 와 함께하는 Kubernetes Study 1 - Minikube 설치](https://www.joinc.co.kr/w/man/12/kubernetes/minikube)를 참고해서 설치한다. 잦은 테스트로 minikube 클러스터가 지저분하다면 [minikube 클러스터를 삭제](https://www.joinc.co.kr/w/minikube_delete) 하고 새로 시작하자.

준비를 끝냈다면 minikube 클러스터를 실행한다.
```
$ minikube start  
?  Ubuntu 23.10 의 minikube v1.29.0
?  minikube 1.32.0 이 사용가능합니다! 다음 경로에서 다운받으세요: https://github.com/kubernetes/minikube/releases/tag/v1.32.0
?  해당 알림을 비활성화하려면 다음 명령어를 실행하세요. 'minikube config set WantUpdateNotification false'
```

### Prometheus 설치 및 접속
먼저 Helm 저장소를 추가한다.
```shell
$ helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
```
prometheus-server를 **NodePort**로 expose 한다.
```shell
$ kubectl expose service prometheus-server --type=NodePort --target-port=9090 --name=prometheus-server-np
```

prometheus 서비스 상태를 확인해 보자.
```shell
$ kubectl get service   
NAME                                  TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes                            ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP        3d22h
prometheus-alertmanager               ClusterIP   10.98.55.92      <none>        9093/TCP       25m
prometheus-alertmanager-headless      ClusterIP   None             <none>        9093/TCP       25m
prometheus-kube-state-metrics         ClusterIP   10.102.93.181    <none>        8080/TCP       25m
prometheus-prometheus-node-exporter   ClusterIP   10.104.77.46     <none>        9100/TCP       25m
prometheus-prometheus-pushgateway     ClusterIP   10.111.245.106   <none>        9091/TCP       25m
prometheus-server                     ClusterIP   10.110.182.0     <none>        80/TCP         25m
prometheus-server-np                  NodePort    10.97.180.182    <none>        80:30417/TCP   3m36s
```

service url를 확인하고 웹 브라우저로 접근해보자.
```
$ minikube service prometheus-server-np --url
http://192.168.49.2:30417
```

![Prometheus board](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vTZlWblDeMJPZryXYdwOEsZpzXGaBoS6ozRkDN-JtDowDfbkZCLm9_YW1hDKsZVsGtMiaUTrJmJEw1r/pub?w=930&h=370)
### Grafana 설치 및 접근
Helm 저장소를 추가한다.
```
helm repo add grafana https://grafana.github.io/helm-charts
```

Grafana 차트를 설치한다.
```
helm install grafana grafana/grafana
```

NodePort 타입으로 Grafana 서비스를 expose 한다.
```
kubectl expose service grafana --type=NodePort --target-port=3000 --name=grafana-np
```

Grafana admin 페이지에 접근하기 위한 비밀번호를 확인한다.
```
kubectl get secret --namespace default grafana -o jsonpath="{.data.admin-password}" | base64 --decode ; echo
```

Grafana 서비스의 URL을 확인하자.
```
minikube service grafana-np --url
```

확인된 URL에 접근하면 아래와 같이 로그인 페이지가 뜬다. 
![Grafana Login](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vTKXLpvzju6g8V47YOJQUOJWRder6hqWxVtnsV4cu8qY69EVJHpnRhWVf2iFogCM2fmjJlMo4fdqA_8/pub?w=750&h=694)
admin 계정으로 로그인하자.

![](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vSbRNY7gaKXZFhuqX09nLXsHN8YinTFg6Eaqu3m4ytN0XmjX3_hU6kI0oOlferovjPeRTR384PgfXnX/pub?w=934&h=681)

이제 데이터 소스(Data source)로 Prometheus를 설정하면 된다.
![](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vT6ugt4cXb5FDjgVq235lNNKjndZRDvzpnvUXu8E6dEpVEE8sNZIsa4LQpNPRjYPoy-nJZoLcHEeX2a/pub?w=934&h=684)
**메뉴 > Connections > Data Sources** 를 선택한다.

![Grafana](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vQm6M0lsPUuWZMHLVWhh4ELQt7I5-f1Z21_msf6XWtgKs0cl5S0lAWSxT3IZnDiXA-qGbQkqdNmasLh/pub?w=935&h=267)
**Add data soure**를 선택한다.

![Prometheus](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vRYHjVoo_B3ezkTRF4v39ijXmj4aAMoeriyC-Yj32brKEiNMpLzI55pgcJJAoMQP4JskX465uJc6CtZ/pub?w=933&h=449)
Data source로 **Prometheus**를 선택한다.

![Prometheus data sources](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vTB8eSKGi1rve0PtEJUqntWH31TxSTeb9GNZwsYx7nsAWNA0NhEn_2FIYcNwcVXsyWj2AGP-OZS4zuC/pub?w=813&h=695)
* Name: 데이터 소스의 이름
* Prometheus server URL: 모니터링 메트릭을 가져올 HTTP 엔드포인트

**Save & test**를 클릭해서 현재 데이터 소스를 저장하고 테스트 할 수 있다.
![Prometheus data sources test](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vQfGkyqyzjQ22eigaggUd6BQj20cWmgwrdDmE016Mvic_YoLd2NKY4DFAjgi55rWX34BlLFpRdqzROt/pub?w=890&h=365)

이제 **Dashboard**에서 kubernetes 모니터링 정보를 확인 할 수 있다. 
![Prometheus and grafana](https://docs.google.com/drawings/d/e/2PACX-1vQ6g03_fsVb7oHWVF9ifMSNCMX7zAFN7RE7NVOstZqjvhpO4tiU8O0O4eIRe-mqGDW64UmgeoKxDpUW/pub?w=932&h=635)

### 정리
이렇게 해서 Kubernetes에 Prometheus를 설치하는 방법을 살펴봤다. 다음 번에는 애플리케이션을 모니터링 하는 방법을 살펴보도록 하겠다.**

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