用Docker容器快速搭建一个DevOps监控Demo - TDengine Database 时序数据库

TDengine作为一款2019年7月才开源的时序数据库（Time-Series Database），一开源就获得了开发者的广泛好评，短短一个月的时间就在GitHub上赢得了1万颗星的惊人成绩。随着用户的不断增多，TDengine的高性能写入查询，高压缩比存储和非常丰富的查询功能在实际使用中都得到充分的验证。为了让更多的DevOps领域的开发者快速体验TDengine Database的优秀特性，本文介绍了一种快速搭建DevOps领域性能监控的demo，方便大家更方便的了解TDengine，并基于此文拓展DevOps领域的应用。

为了快速上手，本文用到的软件全部采用Docker容器方式部署，大家只需要安装Docker软件，就可以直接通过脚本运行所有软件，无需安装。这个Demo用到了以下Docker容器，都可以从Dockerhub上拉取相关镜像

tdengine/tdengine:1.6.4.5 TDengine开源版1.6.4.5.的镜像
tdengine/blm_telegraf:latest 用于telegraf写入TDengine的API，可以schemaless的将telegraf的数据写入TDengine
tdengine/blm_prometheus:latest 用于Prometheus写入TDengine的API，可以schemaless的将Prometheus的数据写入TDengine
grafana/grafana Grafana的镜像，一个广泛应用的开源可视化监控软件
telegraf:latest 一个广泛应用的开源数据采集程序
prom/prometheus:latest 一个广泛应用的k8s领域的开源数据采集程序

前提条件

一台linux服务器或运行linux操作系统的虚拟机或者运行MacOS的计算机
安装了Docker软件。Docker软件的安装方法请参考linux下安装Docker
sudo权限
下载本文用到的配置文件和脚本压缩包:下载地址

压缩包下载下来后解压生成一个minidevops的文件夹，其结构如下

grafana子文件夹里是TDengine的插件，用于在grafana中导入TDengine的数据源

prometheus子文件夹里是prometheus需要的配置文件

run.sh是运行脚本

telegraf子文件夹里是telegraf的配置文件

启动Docker镜像

启动前，请确保系统里没有运行TDengine和Grafana，以及Telegraf和Prometheus，因为这些程序会占用docker所需的端口，造成脚本运行失败，建议先关闭这些程序。

然后，只用在minidevops路径下执行

sudo run.sh

既可以启动所有docker容器，并将各配置文件绑定到容器里去，形成一个小的监控系统

先来看看run.sh里干了什么，下面是run.sh文件的解释

#!/bin/bash
 
LP=`pwd`
 
#为了让脚本能够顺利执行，避免重复执行时出现错误， 首先将系统里所有docker容器停止了。请注意，如果该linux上已经运行了其他docker容器，也会被停止掉。
docker rm -f `docker ps -a -q`
 
#专门创建一个叫minidevops的虚拟网络，并指定了172.15.1.1~255这个地址段。
docker network create --ip-range 172.15.1.255/24 --subnet 172.15.1.1/16 minidevops
 
#启动grafana程序，并将tdengine插件文件所在路径绑定到容器中
docker run -d --net minidevops --ip 172.15.1.11 -v $LP/grafana:/var/lib/grafana/plugins -p 3000:3000 grafana/grafana
 
#启动tdengine的docker容器，并指定IP地址为172.15.1.6，绑定需要的端口
docker run -d --net minidevops --ip 172.15.1.6 -p 6030:6030 -p 6020:6020 -p 6031:6031 -p 6032:6032 -p 6033:6033 -p 6034:6034 -p 6035:6035 -p 6036:6036 -p 6037:6037 -p 6038:6038 -p 6039:6039 tdengine/tdengine:1.6.4.5
 
#启动prometheus的写入代理程序，这个程序可以将prometheus发来的数据直接写入TDengine中，无需提前建立相关超级表和表，实现schemaless写入功能
docker run -d --net minidevops --ip 172.15.1.7 -p 10203:10203 tdengine/blm_prometheus 172.15.1.6
 
#启动telegraf的写入代理程序，这个程序可以将telegraf发来的数据直接写入TDengine中，无需提前建立相关超级表和表，实现schemaless写入功能
docker run -d --net minidevops --ip 172.15.1.8 -p 10202:10202 tdengine/blm_telegraf 172.15.1.6
 
#启动prometheus程序，并将配置文件所在路径绑定到容器中
docker run -d  --net minidevops --ip 172.15.1.9 -v $LP/prometheus:/etc/prometheus -p 9090:9090 prom/prometheus
 
#启动telegraf程序，并将配置文件所在路径绑定到容器中
docker run -d --net minidevops --ip 172.15.1.10 -v $LP/telegraf:/etc/telegraf -p 8092:8092 -p 8094:8094 -p 8125:8125 telegraf
 
#通过Grafana的API，将TDengine配置成Grafana的datasources
curl -X POST http://localhost:3000/api/datasources --header "Content-Type:application/json" -u admin:admin -d '{"Name": "TDengine","Type": "tdengine","TypeLogoUrl": "public/plugins/tdengine/img/taosdata_logo.png","Access": "proxy","Url": "http://172.15.1.6:6020","BasicAuth": false,"isDefault": true,"jsonData": {},"readOnly": false}'
 
#通过Grafana的API，配置一个示范的监控面板
curl -X POST http://localhost:3000/api/dashboards/db --header "Content-Type:application/json" -u admin:admin -d '{"dashboard":{"annotations":{"list":[{"builtIn":1,"datasource":"-- Grafana --","enable":true,"hide":true,"iconColor":"rgba(0, 211, 255, 1)","name":"Annotations & Alerts","type":"dashboard"}]},"editable":true,"gnetId":null,"graphTooltip":0,"id":1,"links":[],"panels":[{"datasource":null,"gridPos":{"h":8,"w":6,"x":0,"y":0},"id":6,"options":{"fieldOptions":{"calcs":["mean"],"defaults":{"color":{"mode":"thresholds"},"links":[{"title":"","url":""}],"mappings":[],"max":100,"min":0,"thresholds":{"mode":"absolute","steps":[{"color":"green","value":null},{"color":"red","value":80}]},"unit":"percent"},"overrides":[],"values":false},"orientation":"auto","showThresholdLabels":false,"showThresholdMarkers":true},"pluginVersion":"6.6.0","targets":[{"refId":"A","sql":"select last_row(value) from telegraf.mem where field=\"used_percent\""}],"timeFrom":null,"timeShift":null,"title":"Memory used percent","type":"gauge"},{"aliasColors":{},"bars":false,"dashLength":10,"dashes":false,"datasource":null,"fill":1,"fillGradient":0,"gridPos":{"h":8,"w":12,"x":6,"y":0},"hiddenSeries":false,"id":8,"legend":{"avg":false,"current":false,"max":false,"min":false,"show":true,"total":false,"values":false},"lines":true,"linewidth":1,"nullPointMode":"null","options":{"dataLinks":[]},"percentage":false,"pointradius":2,"points":false,"renderer":"flot","seriesOverrides":[],"spaceLength":10,"stack":false,"steppedLine":false,"targets":[{"alias":"MEMUSED-PERCENT","refId":"A","sql":"select avg(value) from telegraf.mem where field=\"used_percent\" interval(1m)"}],"thresholds":[],"timeFrom":null,"timeRegions":[],"timeShift":null,"title":"Panel Title","tooltip":{"shared":true,"sort":0,"value_type":"individual"},"type":"graph","xaxis":{"buckets":null,"mode":"time","name":null,"show":true,"values":[]},"yaxes":[{"format":"short","label":null,"logBase":1,"max":null,"min":null,"show":true},{"format":"short","label":null,"logBase":1,"max":null,"min":null,"show":true}],"yaxis":{"align":false,"alignLevel":null}},{"datasource":null,"gridPos":{"h":9,"w":6,"x":0,"y":8},"id":10,"options":{"fieldOptions":{"calcs":["mean"],"defaults":{"mappings":[],"thresholds":{"mode":"absolute","steps":[{"color":"green","value":null}]},"unit":"percent"},"overrides":[],"values":false},"orientation":"auto","showThresholdLabels":false,"showThresholdMarkers":true},"pluginVersion":"6.6.0","targets":[{"alias":"CPU-SYS","refId":"A","sql":"select last_row(value) from telegraf.cpu where field=\"usage_system\""},{"alias":"CPU-IDLE","refId":"B","sql":"select last_row(value) from telegraf.cpu where field=\"usage_idle\""},{"alias":"CPU-USER","refId":"C","sql":"select last_row(value) from telegraf.cpu where field=\"usage_user\""}],"timeFrom":null,"timeShift":null,"title":"Panel Title","type":"gauge"},{"aliasColors":{},"bars":false,"dashLength":10,"dashes":false,"datasource":"TDengine","description":"General CPU monitor","fill":1,"fillGradient":0,"gridPos":{"h":9,"w":12,"x":6,"y":8},"hiddenSeries":false,"id":2,"legend":{"avg":false,"current":false,"max":false,"min":false,"show":true,"total":false,"values":false},"lines":true,"linewidth":1,"nullPointMode":"null","options":{"dataLinks":[]},"percentage":false,"pointradius":2,"points":false,"renderer":"flot","seriesOverrides":[],"spaceLength":10,"stack":false,"steppedLine":false,"targets":[{"alias":"CPU-USER","refId":"A","sql":"select avg(value) from telegraf.cpu where field=\"usage_user\" and cpu=\"cpu-total\" interval(1m)"},{"alias":"CPU-SYS","refId":"B","sql":"select avg(value) from telegraf.cpu where field=\"usage_system\" and cpu=\"cpu-total\" interval(1m)"},{"alias":"CPU-IDLE","refId":"C","sql":"select avg(value) from telegraf.cpu where field=\"usage_idle\" and cpu=\"cpu-total\" interval(1m)"}],"thresholds":[],"timeFrom":null,"timeRegions":[],"timeShift":null,"title":"CPU","tooltip":{"shared":true,"sort":0,"value_type":"individual"},"type":"graph","xaxis":{"buckets":null,"mode":"time","name":null,"show":true,"values":[]},"yaxes":[{"format":"short","label":null,"logBase":1,"max":null,"min":null,"show":true},{"format":"short","label":null,"logBase":1,"max":null,"min":null,"show":true}],"yaxis":{"align":false,"alignLevel":null}}],"refresh":"10s","schemaVersion":22,"style":"dark","tags":["demo"],"templating":{"list":[]},"time":{"from":"now-3h","to":"now"},"timepicker":{"refresh_intervals":["5s","10s","30s","1m","5m","15m","30m","1h","2h","1d"]},"timezone":"","title":"TDengineDashboardDemo","id":null,"uid":null,"version":0}}'

执行以上脚本后，可以通过docker container ls命令来确认容器运行的状态：

当以上几个容器都已正常运行后，则我们的demo小系统已经开始工作了。

Grafana中进行配置

打开浏览器，在地址栏输入服务器所在的IP地址

http://serverip:3000

就可以访问到grafana的页面

初始用户名和密码都是admin，输入后，即可进入grafana的控制台输入用户名/密码后，会进入修改密码页面，选择skip，跳过这一步。

然后进以下页面

可以在页面的左下角看到如上图红框里标注的TDengineDashboardDemo已经创建好了，对于有些浏览器打开时，可能会在home页面中没有TDengineDashboardDemo的选项，可以通过在Dashboard->Manage中选择TDengineDashboardDemo

点击进入示例监控面板。刚点进去页面时，监控曲线是空白的，因为监控数据还不够多，需要等待一段时间，让数据采集程序采集更多的数据。

如上两个监控面板分别监控了CPU和内存占用率。点击面板上的标题可以选择Edit进入编辑界面，新增监控数据。关于Grafana的监控面板设置，可以详细参考Grafana官网文档Getting Start。

原理介绍

按上面的操作，我们已经将监控系统搭建起来了，目前可以监控系统的CPU占有率了。下面介绍下这个Demo系统的工作原理。

如下图所示，这个系统由数据采集功能（prometheus，telegraf），时序数据库功能（TDengine和适配程序），可视化功能(Grafana)组成。下面虚线框里的TDengine，blm_prometheus, blm_telegraf三个容器组成了一个schemaless写入的时序数据库，对于采用telegraf和prometheus作为采集程序的监控对象，可以直接将数据写入TDengine，并通过grafana进行可视化呈现。

数据采集

数据采集由Telegraf和Prometheus完成。Telegraf根据配置，从操作系统层面采集系统的相关统计值，并按配置上报给指定的URL，上报的数据json格式为

{
    "fields":{
    "usage_guest":0,
    "usage_guest_nice":0,
    "usage_idle":87.73726273726274,
    "usage_iowait":0,
    "usage_irq":0,
    "usage_nice":0,
    "usage_softirq":0,
    "usage_steal":0,
    "usage_system":2.6973026973026974,
    "usage_user":9.565434565434565
    },
    "name":"cpu",
    "tags":{
        "cpu":"cpu-total",
        "host":"liutaodeMacBook-Pro.local"
        },
    "timestamp":1571665100
}

其中name将被作为超级表的表名，tags作为普通表的tags，fields的名称也会作为一个tag用来描述普通表的标签。举个例子，一个普通表的结构如下，这是一个存储usage_softirq数据的普通表。

Telegraf的配置

对于使用telegraf作为数据采集程序的监控对象，可以在telegraf的配置文件telegraf.conf中将outputs.http部分的配置按以下配置修改，就可以直接将数据写入TDengine中了

[[outputs.http]]
#   ## URL is the address to send metrics to
url = "http://172.15.1.8:10202/telegraf"
#
#   ## HTTP Basic Auth credentials
#   # username = "username"
#   # password = "pa$$word"
#
 
data_format = "json"
json_timestamp_units = "1ms"

可以打开HTTP basic Auth验证机制，本Demo为了简化没有打开验证功能。

对于多个被监控对象，只需要在telegraf.conf文件中都写上以上的配置内容，就可以将数据写入TDengine中了。

Telegraf数据在TDengine中的存储结构

Telegraf的数据在TDengine中的存储，是以数据name为超级表名，以tags值加上监控对象的ip地址，以及field的属性名作为tag值，存入TDengine中的。

以name为cpu的数据为例，telegraf产生的数据为:

{
    "fields":{
    "usage_guest":0,
    "usage_guest_nice":0,
    "usage_idle":87.73726273726274,
    "usage_iowait":0,
    "usage_irq":0,
    "usage_nice":0,
    "usage_softirq":0,
    "usage_steal":0,
    "usage_system":2.6973026973026974,
    "usage_user":9.565434565434565
    },
    "name":"cpu",
    "tags":{
        "cpu":"cpu-total",
        "host":"liutaodeMacBook-Pro.local"
        },
    "timestamp":1571665100
}

则写入TDengine时会自动存入一个名为cpu的超级表中，这个表的结构如下

这个超级表的tag字段有cpu,host,srcip,field；其中cpu，host是原始数据携带的tag，而srcip是监控对象的IP地址，field是监控对象cpu类型数据中的fields属性，取值空间为[usage_guest,usage_guest_nice,usage_idle,usage_iowait,usage_irq,usage_nice,usage_softirq,usage_steal,usage_system,usage_user]，每个field值对应着一个具体含义的数据。

因此，在查询的时候，可以用这些tag来过滤数据，也可以用超级表来聚合数据。

Prometheus的配置

对于使用Prometheus作为数据采集程序的监控对象，可以在Prometheus的配置文件prometheus.yaml文件中，将remote write部分的配置按以下配置修改，就可以直接将数据写入TDengine中了。

remote_write:
  - url: "http://172.15.1.7:10203/receive"

对于多个被监控对象，只需要在每个被监控对象的prometheus配置中增加以上配置内容，就可以将数据写入TDengine中了。

Prometheus数据在TDengine中的存储结构

Prometheus的数据在TDengine中的存储，与telegraf类似，也是以数据的name字段为超级表名，以数据的label作为tag值，存入TDengine中

以prometheus_engine_queries这个数据为例

在TDengine中会自动创建一个prometheus_engine_queries的超级表，tag字段为t_instance，t_job，t_monitor。

查询时，可以用这些tag来过滤数据，也可以用超级表来聚合数据。

数据查询

我们可以登陆到TDengine的客户端命令，通过命令行看看TDengine里面都存储了些什么数据，顺便也能体验一下TDengine的高性能查询。

如何才能登陆到TDengine的客户端，我们可以通过以下几步来完成。

首先通过下面的命令查询一下tdengine的Docker ID

docker container ls

然后再执行

docker exec -it tdengine的containerID bash

就可以进入TDengine容器的命令行，执行taos，就进入以下界面

Telegraf的数据写入时，自动创建了一个名为telegraf的database，可以通过

use telegraf；

使用telegraf这个数据库。然后执行show tables，describe table等命令详细查询下telegraf这个库里保存了些什么数据。

具体TDengine的查询语句可以参考TDengine官方文档

接入多个监控对象

就像前面原理介绍的，这个miniDevops的小系统，已经提供了一个时序数据库和可视化系统，对于多台机器的监控，只需要将每台机器的telegraf或prometheus配置按上面所述修改，就可以完成监控数据采集和可视化呈现了。

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