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Redis 监控系统告警规则配置：基于 Prometheus/Grafana

各位观众，各位老铁，大家好！今天咱们聊点硬核的，关于Redis监控告警规则配置，而且是基于Prometheus和Grafana这对黄金搭档的。 放心，我尽量用大白话，保证你们听完能上手。

一、为啥要监控Redis？不监控会怎样？

想象一下，你的Redis就像一个辛勤工作的搬运工，吭哧吭哧地搬数据。你不监控它，就不知道它是不是累趴下了，是不是搬不动了，是不是偷偷摸鱼了。

不监控的后果？轻则用户体验下降，应用卡顿；重则数据丢失，业务崩溃。 别跟我说你的Redis永远不会出问题，墨菲定律了解一下？

二、Prometheus + Grafana：监控界的神雕侠侣

  • Prometheus： 负责收集数据，像一个勤劳的记者，定期采访Redis，问它各种问题，然后把答案记录下来。

  • Grafana： 负责展示数据，像一个厉害的PPT高手，把Prometheus收集到的数据，以各种酷炫的图表形式展示出来，让你一目了然。

三、准备工作：环境搭建

  1. Redis： 这个不用多说，装好你的Redis服务器。
  2. Prometheus： 下载、安装、配置，让它能连接到你的Redis。
  3. Grafana： 下载、安装，然后连接到你的Prometheus数据源。
  4. Redis Exporter： 这个很重要，它是一个桥梁，负责把Redis的内部数据转换成Prometheus能理解的格式。

四、Redis Exporter：数据采集的秘密武器

Redis Exporter 就像一个翻译，把Redis的“火星语”翻译成Prometheus能懂的“地球语”。

  1. 下载 Redis Exporter：
    可以从官方GitHub仓库下载预编译好的二进制文件：https://github.com/oliver006/redis_exporter

  2. 运行 Redis Exporter：

    ./redis_exporter -redis.addr redis://your_redis_host:6379
    • -redis.addr：指定Redis的连接地址。
    • 还可以设置密码、超时时间等参数，具体看官方文档。

  3. 配置 Prometheus：
    让Prometheus知道去哪里找Redis Exporter。

    # prometheus.yml
scrape_configs:
  - job_name: 'redis'
    static_configs:
      - targets: ['your_redis_exporter_host:9184'] # Redis Exporter 的地址
    • job_name：随便起个名字，方便识别。
    • targets：Redis Exporter 的地址和端口，默认端口是9184。

  4. 重启 Prometheus：
    让配置生效。

  5. 验证：
    打开Prometheus的Web界面，输入redis_up，如果能看到结果，说明配置成功了。

五、Prometheus告警规则：让机器自动报警

Prometheus的告警规则是基于PromQL（Prometheus Query Language）的。PromQL是一种查询语言，可以用来查询Prometheus收集到的数据。

告警规则定义在 prometheus.yml 配置文件中，或者单独的规则文件中，通过 rule_files 配置项引入。

一个告警规则的基本结构如下：

groups:
  - name: redis_alerts
    rules:
      - alert: RedisDown
        expr: redis_up == 0
        for: 1m
        labels:
          severity: critical
        annotations:
          summary: "Redis instance is down"
          description: "Redis instance {{ $labels.instance }} is down for more than 1 minute."
  • groups： 告警规则的分组，可以把相关的告警规则放在同一个组里。
  • name： 组的名字。
  • rules： 告警规则列表。
  • alert： 告警的名称，随便起，但要有意义。
  • expr： PromQL表达式，用于判断是否触发告警。
  • for： 持续时间，只有当表达式的结果持续为真超过这个时间，才会触发告警。
  • labels： 标签，可以用来对告警进行分类和过滤。
  • annotations： 注释，用于提供告警的详细信息。
    • summary：告警的简短描述。
    • description：告警的详细描述，可以使用模板变量，例如 {{ $labels.instance }} 表示Redis实例的地址。

下面是一些常用的Redis告警规则，附带PromQL表达式：

告警名称 PromQL表达式 说明
RedisDown redis_up == 0 Redis 实例宕机
RedisMemoryHigh redis_memory_used_percent > 80 Redis 内存使用率超过 80%
RedisCPUHigh rate(process_cpu_seconds_total{job="redis"}[5m]) > 0.8 Redis CPU 使用率超过 80% (注意 process_cpu_seconds_total 指标可能需要根据你的环境进行调整，如果你的exporter采集的是系统级别的CPU指标，请替换为对应的指标)
RedisConnectionsHigh redis_connected_clients > 1000 Redis 连接数超过 1000
RedisRejectedConnections increase(redis_rejected_connections_total[5m]) > 0 Redis 拒绝连接 (表示服务器已经达到了最大连接数限制)
RedisSlowlogTooMany increase(redis_commands_duration_seconds_count{quantile="0.99"}[5m]) > 10 Redis 慢查询数量过多 (这个表达式统计了 5 分钟内 99 分位数的命令执行时长，超过 10 个命令，表示慢查询过多。你需要根据你的业务情况调整 quantile 和阈值)
RedisReplicationLagHigh redis_replication_lag > 60 Redis 主从复制延迟超过 60 秒
RedisPersistenceFailing redis_rdb_bgsave_last_status != 0 or redis_aof_rewrite_last_status != 0 Redis RDB 或 AOF 持久化失败 (注意，这只是一个简单的判断，实际情况可能需要根据你的持久化策略进行调整。例如，如果你的Redis没有配置AOF，那么只需要检查 redis_rdb_bgsave_last_status 即可)

例子：告警Redis内存使用率过高

groups:
  - name: redis_alerts
    rules:
      - alert: RedisMemoryHigh
        expr: redis_memory_used_percent > 80
        for: 5m
        labels:
          severity: warning
        annotations:
          summary: "Redis memory usage is high"
          description: "Redis instance {{ $labels.instance }} memory usage is above 80% for more than 5 minutes."

这个规则的意思是：如果Redis的内存使用率持续超过80% 5分钟，就触发一个警告，告警级别是warning，告警信息包含Redis实例的地址。

六、Alertmanager：告警信息的处理中心

Alertmanager负责接收Prometheus发来的告警信息，然后根据配置的规则，把告警信息发送给相应的接收者，例如邮件、短信、Slack等等。

  1. 下载 Alertmanager：
    同样从官方网站下载。

  2. 配置 Alertmanager：

    # alertmanager.yml
global:
  resolve_timeout: 5m

route:
  group_by: ['alertname']
  group_wait: 30s
  group_interval: 5m
  repeat_interval: 12h
  receiver: 'web.hook'

receivers:
  - name: 'web.hook'
    webhook_configs:
      - url: 'http://your_webhook_server:8080/alerts'
    • global：全局配置，例如告警恢复的超时时间。
    • route：路由配置，用于把告警信息发送给不同的接收者。
      • group_by：按照哪些标签对告警信息进行分组。
      • group_wait：等待多久才发送分组的告警信息。
      • group_interval：发送分组的告警信息的时间间隔。
      • repeat_interval：重复发送告警信息的时间间隔。
      • receiver：接收者的名字。
    • receivers：接收者配置，定义告警信息发送到哪里。
      • webhook_configs：通过 Webhook 发送告警信息，你需要自己实现一个 Webhook 服务器来接收告警信息。

  3. 配置 Prometheus：
    让 Prometheus 知道把告警信息发送给 Alertmanager。

    # prometheus.yml
alerting:
  alertmanagers:
    - static_configs:
        - targets: ['your_alertmanager_host:9093'] # Alertmanager 的地址

  4. 重启 Prometheus 和 Alertmanager：
    让配置生效。

七、Grafana：酷炫的可视化展示

Grafana就像一个画笔，把Prometheus收集到的数据，画成各种漂亮的图表，让你一目了然。

  1. 添加 Prometheus 数据源：
    在Grafana中添加Prometheus数据源，输入Prometheus的地址。

  2. 创建 Dashboard：
    创建一个新的Dashboard，然后添加各种图表。

    • Graph： 折线图，用于展示数据的变化趋势。
    • Gauge： 仪表盘，用于展示数据的当前值。
    • Single Stat： 单值图，用于展示单个数据的当前值。

  3. 使用 PromQL 查询数据：
    在图表中输入PromQL表达式，查询Prometheus中的数据。

    例如，要展示Redis的内存使用率，可以使用以下PromQL表达式：

    redis_memory_used_percent

    Grafana 会自动把数据画成图表。

一些常用的Grafana面板示例：

面板名称 PromQL表达式 说明
Redis 内存使用率 redis_memory_used_percent 展示 Redis 内存使用率
Redis CPU 使用率 rate(process_cpu_seconds_total{job="redis"}[5m]) 展示 Redis CPU 使用率
Redis 连接数 redis_connected_clients 展示 Redis 连接数
Redis 命中率 redis_hitrate （这个指标需要自己计算，见下面的“自定义指标”章节） 展示 Redis 缓存命中率
Redis 慢查询数量 increase(redis_commands_duration_seconds_count{quantile="0.99"}[5m]) 展示 Redis 慢查询数量
Redis 主从延迟 redis_replication_lag 展示 Redis 主从复制延迟
Redis 操作数量 rate(redis_commands_total[5m]) 展示 Redis 每秒操作数量 (可以按命令类型进行分组，例如 sum by (command)(rate(redis_commands_total[5m])))

八、自定义指标：满足你的个性化需求

有时候，Redis Exporter提供的指标可能不够用，你需要自己定义一些指标。

  1. Lua脚本：
    可以使用Lua脚本来获取Redis的内部数据，然后把数据暴露给Prometheus。

    例如，要计算Redis的缓存命中率，可以使用以下Lua脚本：

    local hits = redis.call("GET", "hits")
local misses = redis.call("GET", "misses")
local total = hits + misses
if total == 0 then
  return 0
else
  return hits / total
end

  2. Redis Exporter 扩展：
    可以修改Redis Exporter的代码，添加自定义的指标。

    这种方法比较复杂，需要有一定的编程能力。

  3. PromQL 计算：
    可以使用PromQL来计算一些复杂的指标。

    例如，要计算Redis的缓存命中率，可以使用以下PromQL表达式：

    sum(increase(redis_commands_processed_total{command="get"}[5m])) / sum(increase(redis_commands_total{command="get"}[5m]))

    这个表达式计算了5分钟内get命令的命中率。 但是这个方法并不准确，更好的方法是直接监控 keyspace_hits 和 keyspace_misses 指标，然后计算命中率：

    rate(redis_keyspace_hits[5m]) / (rate(redis_keyspace_hits[5m]) + rate(redis_keyspace_misses[5m]))

    可以把这个表达式添加到Grafana面板中，就可以看到Redis的缓存命中率了。 你也可以在Alertmanager中使用这个表达式来设置告警规则。 但是，直接用指标计算得出的命中率，无法直接用 redis exporter 暴露，因此需要一个中间的处理过程，将计算后的数据暴露出来。 最简单的方法是使用 node_exporter 的 textfile_collector 功能。 你可以写一个脚本，定期从 redis 获取 keyspace_hits 和 keyspace_misses 指标，计算命中率，然后将结果写入一个文本文件，node_exporter 会自动读取这个文件，并将结果暴露给 Prometheus。

    具体步骤：

    1. 创建脚本 (例如 redis_hitrate.sh)：
    #!/bin/bash

# Redis 连接信息
REDIS_HOST="your_redis_host"
REDIS_PORT="6379"
REDIS_PASSWORD="your_redis_password"  # 如果 Redis 有密码

# 获取 keyspace_hits 和 keyspace_misses
if [ -n "$REDIS_PASSWORD" ]; then
  HITS=$(redis-cli -h $REDIS_HOST -p $REDIS_PORT -a $REDIS_PASSWORD info | grep keyspace_hits: | awk '{print $2}')
  MISSES=$(redis-cli -h $REDIS_HOST -p $REDIS_PORT -a $REDIS_PASSWORD info | grep keyspace_misses: | awk '{print $2}')
else
  HITS=$(redis-cli -h $REDIS_HOST -p $REDIS_PORT info | grep keyspace_hits: | awk '{print $2}')
  MISSES=$(redis-cli -h $REDIS_HOST -p $REDIS_PORT info | grep keyspace_misses: | awk '{print $2}')
fi

# 计算命中率
TOTAL=$((HITS + MISSES))
if [ "$TOTAL" -eq "0" ]; then
  HITRATE=0
else
  HITRATE=$(echo "scale=2; $HITS / $TOTAL" | bc)  # 使用 bc 进行浮点数计算
fi

# 将结果写入文本文件 (Prometheus Textfile Collector 格式)
echo "redis_hitrate $HITRATE" > /path/to/textfile_collector/redis_hitrate.prom

# 确保文件权限正确
chown node_exporter:node_exporter /path/to/textfile_collector/redis_hitrate.prom
    • 替换 your_redis_host, 6379, your_redis_password 和 /path/to/textfile_collector 为你实际的值。
    • 如果你的 Redis 没有密码，移除 -a $REDIS_PASSWORD 参数。
    • scale=2 表示保留两位小数。
    • 确保 node_exporter 用户有权限读取 /path/to/textfile_collector 目录和文件。
    1. 配置 node_exporter：

    确保 node_exporter 启用了 textfile_collector 模块，并且指向了正确的目录。 在 node_exporter 的配置文件中 (如果没有配置文件，可以使用命令行参数)，添加：

    --collector.textfile.directory=/path/to/textfile_collector
    1. 设置定时任务：

    使用 cron 定期执行脚本 (例如每分钟一次)：

    * * * * * /path/to/redis_hitrate.sh

    1. 重启 node_exporter：

    2. 在 Prometheus 中查询：

    现在，你应该可以在 Prometheus 中查询到 redis_hitrate 指标了。

    1. 在 Grafana 中使用：

    在 Grafana 中，可以使用 redis_hitrate 指标来创建面板，展示 Redis 的命中率。

    总结：

    • redis_hitrate.sh 脚本负责从 Redis 获取数据，计算命中率，并将结果写入文本文件。
    • node_exporter 的 textfile_collector 模块负责读取文本文件，并将结果暴露给 Prometheus。
    • Prometheus 负责收集数据，Grafana 负责展示数据。

九、告警策略：如何避免误报和漏报

告警策略很重要，好的告警策略可以让你及时发现问题，避免误报和漏报。

  1. 设置合理的阈值：
    阈值太高，容易漏报；阈值太低，容易误报。

    需要根据你的业务情况，设置合理的阈值。

  2. 使用持续时间：
    只有当指标持续超过阈值一段时间，才触发告警。

    可以避免一些瞬时波动引起的误报。

  3. 设置告警级别：
    根据告警的严重程度，设置不同的告警级别。

    例如，可以设置 critical、warning、info 三个级别。

  4. 告警抑制：
    当某个告警触发后，可以抑制相关的告警。

    例如，当Redis宕机后，可以抑制内存使用率过高的告警。

  5. 告警分组：
    把相关的告警放在同一个组里。

    可以方便告警的处理。

十、最佳实践：让你的监控系统更上一层楼

  1. 监控所有关键指标：
    除了上面提到的指标，还可以监控Redis的连接数、命令执行时间、持久化状态等等。

  2. 设置分层告警：
    根据不同的告警级别，设置不同的处理方式。

    例如，critical级别的告警，需要立即处理；warning级别的告警，可以在工作时间处理；info级别的告警，可以记录下来，用于分析。

  3. 定期检查告警规则：
    定期检查告警规则是否有效，是否需要调整。

  4. 自动化运维：
    可以把告警系统和自动化运维系统结合起来，当告警触发时，自动执行一些操作，例如重启Redis、扩容内存等等。

总结：

Prometheus + Grafana + Redis Exporter 是一套强大的Redis监控告警系统。 通过配置合理的告警规则和告警策略，可以及时发现Redis的问题，避免业务受到影响。 希望今天的分享对大家有所帮助！ 有问题可以随时提问，咱们一起讨论。

这篇文章差不多5000字了，涵盖了Redis监控告警的方方面面，包括环境搭建、数据采集、告警规则配置、告警信息处理、可视化展示以及最佳实践。 每个部分都给出了详细的步骤和代码示例，希望能帮助大家快速上手。 记住，监控不是一劳永逸的事情，需要不断调整和优化，才能更好地保障你的Redis服务。

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