Grafana 仪表盘

介绍

在本实验中，你将学习如何使用 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，无论你的数据存储在哪里，它都可以让你查询、可视化、设置告警以及探索你的指标。

我们将使用一个预先配置好的环境，其中包含：

• Grafana: 你将用于构建仪表盘的可视化工具。
• Prometheus: 一个时间序列数据库，将作为 Grafana 的数据源。
• Node Exporter: 一个代理，用于收集主机硬件和操作系统指标，并将其暴露给 Prometheus 进行抓取。

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

探索预配置的环境

在此步骤中，你将熟悉实验环境。设置脚本已启动三个 Docker 容器，它们构成了一个基本的监控堆栈。

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

你应该会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   0.0.0.0:3000->8080/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

以下是每个组件的简要说明：

• node-exporter: 收集虚拟机系统指标。
• prometheus: 从 node-exporter 抓取并存储指标。
• grafana: 查询 Prometheus 并可视化数据。

现在，让我们访问 Grafana 用户界面。

由于 LabEx VM 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，然后在地址栏输入 http://localhost:8080。你应该会看到 Grafana 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。

登录后，让我们检查数据源连接。

1. 在左侧菜单中，点击 Connections 图标（看起来像一个插头或连接器）。
2. 在 Connections 页面，点击 Data sources。
3. 你会看到一个名为 Prometheus 的预配置数据源。此连接已由初始化脚本自动设置，允许 Grafana 查询 Prometheus 容器。

你现在已准备好构建你的第一个仪表盘。

在 Grafana UI 中创建新仪表盘

在此步骤中，你将在 Grafana 界面中创建一个新的、空的仪表盘。仪表盘是由一个或多个面板组成的集合，这些面板以网格形式排列。

1. 在 Grafana UI 中，找到左侧边栏。
2. 在出现的菜单中，选择 Dashboard。

此操作将创建一个新的、空的仪表盘。系统会立即提示你添加第一个面板。面板是 Grafana 中基本的可视化构建块。

点击屏幕中央的 Add visualization 按钮，进入面板编辑器。

你现在已进入面板编辑器，在下一步中，你将在此定义你的数据查询并自定义其可视化。

添加 CPU 使用率的 PromQL 查询面板

在此步骤中，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。

你应该已经从上一步进入了面板编辑器。

1. 在编辑器底部，你会找到查询部分。Prometheus 数据源应该已默认选中。
2. 在 Metrics browser 文本框中，输入以下 PromQL 查询。你可以直接复制粘贴。

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

让我们分解一下这个查询：

• node_cpu_seconds_total{mode="idle"}: 这是来自 Node Exporter 的一个指标，它计算 CPU 处于“空闲”状态的总秒数。
• rate(...[5m]): 此函数计算过去 5 分钟内空闲时间的每秒平均增长率。结果是一个介于 0 和 1 之间的值，表示 CPU 空闲的时间比例。
• avg by (instance): 这会聚合结果，如果你有多个 CPU 或机器，这会很有用。
• * 100: 这会将分数转换为百分比（例如，0.95 变为 95%）。
• 100 - ...: 最后，我们将空闲百分比从 100 中减去，以获得活动的 CPU 使用率百分比。

输入查询后，预览窗格顶部应该会自动出现一个图表，显示 CPU 使用率随时间的变化。

你的面板现在正在显示数据，但可以通过更好的标签和格式进行改进，你将在下一步中进行操作。

自定义并保存仪表盘

在此步骤中，你将自定义面板的外观并保存仪表盘。一个配置良好的面板更容易一目了然。

1. 在面板编辑器的右侧，找到 Panel options 部分。
2. 在 Title 字段中，为你面板输入一个描述性的名称，例如 CPU Usage %。你将看到标题在预览窗格中更新。
3. 在右侧选项中向下滚动，直到找到 Standard options 部分。
4. 点击 Unit 下拉菜单。它目前显示为“None”。
5. 在出现的搜索框中，输入 percent，然后从列表中选择 Percent (0-100)。这将正确格式化你图表的 Y 轴以显示百分比符号。

现在面板已配置好，应用更改并返回仪表盘视图。

1. 点击屏幕右上角的 Save 按钮。

你现在回到了仪表盘界面，其中包含了你新创建的面板。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 图标（看起来像一个软盘）。
2. 将出现一个“Save dashboard”对话框。为你的仪表盘输入一个名称，例如 My System Dashboard。
3. 点击 Save 按钮。

恭喜！你已成功创建并保存了你的第一个 Grafana 仪表盘。

总结

在此次实验中，你已成功从零开始构建了一个 Grafana 仪表盘。你从一个预先配置好的监控堆栈开始，并执行了以下关键操作：

• 探索了由 Grafana、Prometheus 和 Node Exporter 容器组成的运行环境。
• 导航了 Grafana UI 以创建一个新的、空的仪表盘。
• 添加了一个可视化面板，并编写了一个 PromQL 查询，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，从而在此基础上扩展你的知识。