Grafana 仪表盘

简介

在本实验中，你将学习使用 Grafana 创建监控仪表盘的基础知识。Grafana 是一个流行的开源监控和可观测性平台，无论指标存储在何处，它都能让你对其进行查询、可视化、告警和探索。

我们将使用一个预配置的环境，其中包括：

• Grafana：用于构建仪表盘的可视化工具。
• Prometheus：作为 Grafana 数据源的时序数据库。
• Node Exporter：一个从宿主机收集硬件和操作系统指标，并将其暴露给 Prometheus 进行抓取的代理程序。

你的目标是从零开始构建一个简单的仪表盘，用于显示实验环境的实时 CPU 使用率。

探索预配置环境

在这一步中，你将熟悉实验环境。设置脚本已经启动了三个 Docker 容器，它们构成了一个基础的监控栈。

首先，让我们验证所有容器是否都在运行。打开终端并执行以下命令：

docker ps

你应该能看到类似以下的输出，列出了 grafana、prometheus 和 node-exporter 容器。具体的容器 ID 会有所不同。

CONTAINER ID   IMAGE                           COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                                       NAMES
c1a2b3c4d5e6   grafana/grafana                 "/run.sh"                15 seconds ago   Up 14 seconds   0.0.0.0:8080->3000/tcp                      grafana
f6e5d4c3b2a1   prom/prometheus                 "/bin/prometheus --c…"   20 seconds ago   Up 19 seconds   0.0.0.0:9090->9090/tcp                      prometheus
a9b8c7d6e5f4   prom/node-exporter              "/bin/node_exporter …"   25 seconds ago   Up 24 seconds   0.0.0.0:9100->9100/tcp                      node-exporter

以下是各组件的简要说明：

• node-exporter：从虚拟机收集系统指标。
• prometheus：抓取并存储来自 node-exporter 的指标。
• grafana：查询 Prometheus 并将数据可视化。

现在，让我们访问 Grafana 用户界面。

由于 LabEx 虚拟机的反向代理设置，请切换到桌面界面，点击左上角的 Firefox 浏览器，并在地址栏中输入 http://localhost:8080。你应该能看到 Grafana 的登录页面。

使用默认凭据登录：

• 用户名：admin
• 密码：admin

系统可能会提示你更改密码。在本实验中，你可以点击 Skip（跳过）。

登录后，让我们检查数据源连接。

Grafana 在不同版本中会更改左侧边栏的标签和图标，因此你的屏幕可能与截图不完全一致。如果侧边栏已折叠，请先将其展开。

1. 打开管理数据源的区域。在大多数较新的 Grafana 版本中，请使用 Connections（连接），然后选择 Data sources（数据源）。如果你没有看到 Connections，请使用侧边栏搜索并从中打开 Data sources。
2. 确认存在一个名为 Prometheus 的预配置数据源。此连接由初始化脚本自动设置，允许 Grafana 查询 Prometheus 容器。

现在你已经准备好构建第一个仪表盘了。

在 Grafana UI 中创建新仪表盘

在这一步中，你将在 Grafana 界面中创建一个新的空白仪表盘。仪表盘是排列在网格中的一个或多个面板的集合。

1. 在 Grafana UI 中，找到左侧边栏。
2. 创建一个新仪表盘。具体的菜单标签取决于 Grafana 版本：
   • 如果你看到 + Create 入口，打开它并选择 New dashboard。
   • 如果你在侧边栏看到 Dashboards，打开它并选择 New dashboard。
   • 如果侧边栏布局看起来不同，请使用 Grafana 搜索框并从中打开 New dashboard。

此操作将创建一个新的空白仪表盘。系统会立即提示你添加第一个面板。面板是 Grafana 中最基本的可视化构建块。

点击屏幕中央的 Add visualization（添加可视化）按钮，进入面板编辑器。

现在你已进入面板编辑器，在下一步中，你将在此定义数据查询并自定义其可视化效果。

添加带有 PromQL 查询的 CPU 使用率面板

在这一步中，你将向仪表盘添加一个面板，并使用 PromQL（Prometheus 查询语言）查询来获取 CPU 使用率数据。

你应该已经处于上一步的面板编辑器中。

1. 在编辑器底部，你会找到查询部分。Prometheus 数据源应该已经默认选中。
2. 在 Metrics browser（指标浏览器）文本框中，输入以下 PromQL 查询。你可以直接复制并粘贴。

100 - (avg by (instance) (rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])) * 100)

让我们解析一下这个查询：

• node_cpu_seconds_total{mode="idle"}：这是来自 Node Exporter 的一个指标，用于计算 CPU 处于“空闲”状态的总秒数。
• rate(...[5m])：此函数计算过去 5 分钟内空闲时间每秒的平均增长率。结果是一个 0 到 1 之间的值，代表 CPU 空闲时间的比例。
• avg by (instance)：这会对结果进行聚合，如果你有多个 CPU 或机器，这非常有用。
• * 100：这会将小数转换为百分比（例如，0.95 变为 95%）。
• 100 - ...：最后，我们用 100 减去空闲百分比，得到活跃的 CPU 使用率百分比。

输入查询后，顶部预览窗格中应该会自动出现一个图表，显示随时间变化的 CPU 使用率。

你的面板现在已经显示数据了，但可以通过更好的标签和格式进行优化，你将在下一步中完成这些操作。

自定义并保存仪表盘

在这一步中，你将自定义面板的外观并保存仪表盘。配置良好的面板可以让人一眼就看懂。

1. 在面板编辑器的右侧，找到 Panel options（面板选项）部分。
2. 在 Title（标题）字段中，输入面板的描述性名称，例如 CPU Usage %。你会在预览窗格中看到标题已更新。
3. 在右侧选项中向下滚动，直到找到 Standard options（标准选项）部分。
4. 点击 Unit（单位）下拉菜单。它目前显示为 "None"。
5. 在出现的搜索框中，输入 percent 并从列表中选择 **Percent (0-100)**。这将正确格式化图表的 Y 轴，以显示百分比符号。

现在面板已配置完毕，应用更改并返回仪表盘视图。

1. 点击屏幕右上角的 Save（保存）按钮。在某些 Grafana 版本中，此按钮标记为 Apply（应用）。

现在你回到了仪表盘，其中包含了你刚创建的面板。最后一步是保存整个仪表盘。

1. 点击仪表盘标题栏右上角的 Save dashboard（保存仪表盘）图标（看起来像一个软盘）。
2. 将出现一个“Save dashboard”对话框。输入确切名称 My System Dashboard，以便实验系统验证已保存的仪表盘。
3. 点击 Save（保存）按钮。

恭喜！你已经成功创建并保存了你的第一个 Grafana 仪表盘。

总结

在本实验中，你成功地从零开始构建了一个 Grafana 仪表盘。你从一个预配置的监控栈开始，并执行了以下关键操作：

• 探索了由 Grafana、Prometheus 和 Node Exporter 容器组成的环境。
• 浏览了 Grafana UI 以创建一个新的空白仪表盘。
• 添加了一个可视化面板，并编写了 PromQL 查询以从 Prometheus 数据源获取 CPU 使用率数据。
• 自定义了面板的标题和单位格式，以提高可读性。
• 保存了完成的仪表盘以供将来使用。

你现在已经掌握了在 Grafana 中创建可视化的基本工作流程。你可以在此基础上，通过向仪表盘添加更多面板来监控其他系统指标，如内存使用率、磁盘 I/O 或网络流量。