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MySQL高级讲座篇之：如何利用`Prometheus`和`Grafana`构建一个多维度的MySQL性能监控看板？

大家好，各位MySQL的铲屎官们！今天咱们不聊风花雪月，只谈如何让你的MySQL数据库乖乖听话，并且把它的健康状况实时展示出来。我们要聊的是如何利用 Prometheus 和 Grafana 构建一个多维度的MySQL性能监控看板。

准备好了吗？咱们开始吧！

第一部分：监控的必要性以及为何选择Prometheus + Grafana

想象一下，你养了一只猫（或者很多只），你肯定不想等到它奄奄一息了才发现它生病了吧？数据库也是一样，预防胜于治疗。一个好的监控系统能让你：

  • 提前预警： 在问题发生之前就发现苗头，比如磁盘空间告急、连接数暴增等。
  • 快速定位问题： 当出现性能瓶颈时，能迅速找到罪魁祸首，是慢查询、锁冲突还是资源不足。
  • 优化性能： 通过监控数据，了解数据库的瓶颈所在，从而进行有针对性的优化。
  • 容量规划： 了解数据库的增长趋势，为未来的扩容做好准备。

那么，为什么选择 Prometheus 和 Grafana 这一对黄金搭档呢？

  • Prometheus: 这是一个开源的监控和警报工具包。它的特点是：

    • 基于时间序列数据： 非常适合监控数据库的各种指标。
    • 强大的查询语言（PromQL）： 灵活地查询和聚合监控数据。
    • 易于集成： 可以通过各种 exporters 收集数据。
    • 轻量级： 部署和维护成本较低。

  • Grafana: 这是一个开源的数据可视化工具。它的特点是：

    • 美观的仪表盘： 可以创建各种图表和仪表盘，直观地展示监控数据。
    • 支持多种数据源： 可以从 Prometheus 等数据源中读取数据。
    • 灵活的配置： 可以自定义图表和仪表盘的各种参数。
    • 易于使用： 即使是新手也能快速上手。

简单来说，Prometheus 负责收集和存储数据，Grafana 负责把数据变成漂亮的图表。

第二部分：搭建监控环境

要开始监控MySQL，我们需要以下几个步骤：

  1. 安装 Prometheus
  2. 安装 MySQL Exporter
  3. 配置 Prometheus 抓取 MySQL Exporter 的数据
  4. 安装 Grafana
  5. 在 Grafana 中配置 Prometheus 数据源
  6. 创建 Grafana 仪表盘

咱们一步一步来。这里以 Docker 方式安装为例，方便快捷。

1. 安装 Prometheus

首先，创建一个 prometheus.yml 配置文件：

global:
  scrape_interval:     15s # 抓取数据的间隔
  evaluation_interval: 15s # 规则评估的间隔

scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9090'] # Prometheus 自身

  # 这里先留空，稍后配置 MySQL Exporter

然后，使用 Docker 运行 Prometheus：

docker run -d 
  -p 9090:9090 
  -v $(pwd)/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml 
  prom/prometheus:latest

打开浏览器，访问 http://localhost:9090，如果能看到 Prometheus 的界面，就说明安装成功了。

2. 安装 MySQL Exporter

MySQL Exporter 负责从 MySQL 数据库中收集各种指标。这里使用 prom/mysqld-exporter：

docker run -d 
  --name mysqld-exporter 
  -p 9104:9104 
  -e DATA_SOURCE_NAME="username:password@(host:port)/" 
  prom/mysqld-exporter:latest

注意替换 username、password、host 和 port 为你的 MySQL 数据库的实际信息。

重要提示： DATA_SOURCE_NAME 的格式是固定的，不要写错。 另外，这个用户需要有足够的权限才能读取 MySQL 的监控数据，建议创建一个专门的监控用户，并授予 PROCESS, REPLICATION CLIENT, SELECT ON performance_schema.* 权限。

例如：

CREATE USER 'exporter'@'%' IDENTIFIED BY 'your_password';
GRANT PROCESS, REPLICATION CLIENT, SELECT ON performance_schema.* TO 'exporter'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

3. 配置 Prometheus 抓取 MySQL Exporter 的数据

修改 prometheus.yml 配置文件，添加 MySQL Exporter 的配置：

global:
  scrape_interval:     15s
  evaluation_interval: 15s

scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9090']

  - job_name: 'mysql'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9104'] # MySQL Exporter

保存文件后，重启 Prometheus：

docker restart <prometheus_container_id>

在 Prometheus 的界面中，点击 "Status" -> "Targets"，如果能看到 MySQL Exporter 的状态是 "UP"，就说明配置成功了。

4. 安装 Grafana

docker run -d 
  --name grafana 
  -p 3000:3000 
  -v grafana_data:/var/lib/grafana 
  grafana/grafana:latest

打开浏览器，访问 http://localhost:3000，默认用户名和密码是 admin/admin。

5. 在 Grafana 中配置 Prometheus 数据源

  • 登录 Grafana。
  • 点击左侧导航栏的 "Configuration" (齿轮图标) -> "Data sources"。
  • 点击 "Add data source"。
  • 选择 "Prometheus"。
  • 在 "HTTP" 部分，设置 "URL" 为 http://localhost:9090。
  • 点击 "Save & test"，如果显示 "Data source is working"，就说明配置成功了。

6. 创建 Grafana 仪表盘

终于到了最激动人心的时刻了！我们可以开始创建漂亮的仪表盘了。

  • 点击左侧导航栏的 "+" -> "Dashboard"。
  • 点击 "Add new panel"。
  • 在 "Query" 部分，选择 "Prometheus" 作为数据源。
  • 在 "Metric browser" 中，输入 PromQL 查询语句。
  • 选择合适的图表类型。
  • 点击 "Save"。

第三部分：常用的监控指标和 PromQL 查询语句

现在，咱们来聊聊一些常用的 MySQL 监控指标以及如何使用 PromQL 查询它们。

指标名称 描述 PromQL 查询语句
mysql_up MySQL 实例是否运行 mysql_up
mysql_global_status_uptime MySQL 运行时间（秒） mysql_global_status_uptime
mysql_global_status_threads_connected 当前连接的线程数 mysql_global_status_threads_connected
mysql_global_status_threads_created 创建的线程总数 mysql_global_status_threads_created
mysql_global_status_threads_cached 缓存的线程数 mysql_global_status_threads_cached
mysql_global_status_questions 执行的查询总数 mysql_global_status_questions
mysql_global_status_slow_queries 慢查询的数量 mysql_global_status_slow_queries
mysql_global_status_bytes_received 接收的字节数 mysql_global_status_bytes_received
mysql_global_status_bytes_sent 发送的字节数 mysql_global_status_bytes_sent
mysql_global_status_innodb_row_lock_time InnoDB 行锁等待的总时间（毫秒） mysql_global_status_innodb_row_lock_time
mysql_global_status_innodb_row_lock_waits InnoDB 行锁等待的次数 mysql_global_status_innodb_row_lock_waits
mysql_global_status_innodb_buffer_pool_reads InnoDB 缓冲池从磁盘读取的次数 mysql_global_status_innodb_buffer_pool_reads
mysql_global_status_innodb_buffer_pool_read_requests InnoDB 缓冲池读取请求的总次数 mysql_global_status_innodb_buffer_pool_read_requests
mysql_global_status_innodb_buffer_pool_pages_dirty InnoDB 缓冲池中的脏页数量 mysql_global_status_innodb_buffer_pool_pages_dirty
mysql_global_status_innodb_buffer_pool_pages_free InnoDB 缓冲池中的空闲页数量 mysql_global_status_innodb_buffer_pool_pages_free
mysql_global_status_innodb_buffer_pool_pages_total InnoDB 缓冲池中的总页数 mysql_global_status_innodb_buffer_pool_pages_total
mysql_info_schema_size_bytes 数据库大小 (需要指定数据库名, 如 database="your_database") mysql_info_schema_size_bytes{schema="your_database"}

PromQL 进阶用法：

  • 计算速率： 使用 rate() 函数计算一段时间内的速率，例如：rate(mysql_global_status_questions[5m]) 表示过去 5 分钟内每秒执行的查询数。
  • 计算平均值： 使用 avg_over_time() 函数计算一段时间内的平均值，例如：avg_over_time(mysql_global_status_threads_connected[1h]) 表示过去 1 小时内的平均连接数。
  • 聚合数据： 使用 sum()、avg()、max()、min() 等函数聚合数据，例如：sum(mysql_info_schema_size_bytes) by (schema) 表示按数据库计算总大小。
  • 过滤数据： 使用 {} 过滤数据，例如：mysql_global_status_threads_connected{instance="your_mysql_instance"} 表示只显示特定 MySQL 实例的连接数。

举例：创建一个显示当前连接数的仪表盘

  1. 在 Grafana 中，点击 "Add new panel"。
  2. 选择 "Prometheus" 作为数据源。
  3. 在 "Query" 部分，输入 mysql_global_status_threads_connected。
  4. 选择 "Graph" 作为图表类型。
  5. 点击 "Save"。

举例：创建一个显示慢查询速率的仪表盘

  1. 在 Grafana 中，点击 "Add new panel"。
  2. 选择 "Prometheus" 作为数据源。
  3. 在 "Query" 部分，输入 rate(mysql_global_status_slow_queries[5m])。
  4. 选择 "Graph" 作为图表类型。
  5. 调整 "Y-axis" 的 "Unit" 为 "queries/sec"。
  6. 点击 "Save"。

举例：创建一个显示数据库大小的仪表盘

  1. 在 Grafana 中，点击 "Add new panel"。
  2. 选择 "Prometheus" 作为数据源。
  3. 在 "Query" 部分，输入 mysql_info_schema_size_bytes{schema="your_database"} 替换 your_database 为你的数据库名。
  4. 选择 "Gauge" 作为图表类型 (或者使用 Graph 并配合 sum(mysql_info_schema_size_bytes) by (schema)显示所有数据库)。
  5. 调整 "Unit" 为 "bytes" 或者 "data (IEC)"。
  6. 点击 "Save"。

第四部分：告警配置

光有监控还不够，我们需要配置告警，以便在出现问题时及时通知我们。

Prometheus 有自己的告警规则，可以通过配置文件 prometheus.yml 来定义。但是，更常见的方式是使用 Alertmanager 来管理告警。

1. 安装 Alertmanager

docker run -d 
  --name alertmanager 
  -p 9093:9093 
  -v alertmanager_data:/data 
  prom/alertmanager:latest

2. 配置 Prometheus 使用 Alertmanager

修改 prometheus.yml 配置文件，添加 Alertmanager 的配置：

global:
  scrape_interval:     15s
  evaluation_interval: 15s

scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9090']

  - job_name: 'mysql'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9104']

rule_files:
  - "rules.yml" # 告警规则文件

3. 创建告警规则文件 rules.yml

groups:
- name: MySQLAlerts
  rules:
  - alert: MySQLDown
    expr: mysql_up == 0
    for: 1m
    labels:
      severity: critical
    annotations:
      summary: "MySQL instance is down"
      description: "MySQL instance {{ $labels.instance }} has been down for more than 1 minute."

  - alert: HighThreadCount
    expr: mysql_global_status_threads_connected > 100
    for: 5m
    labels:
      severity: warning
    annotations:
      summary: "High thread count"
      description: "MySQL instance {{ $labels.instance }} has a high thread count ({{ $value }} > 100) for more than 5 minutes."

  - alert: HighSlowQueries
    expr: rate(mysql_global_status_slow_queries[5m]) > 1
    for: 5m
    labels:
      severity: warning
    annotations:
      summary: "High slow query rate"
      description: "MySQL instance {{ $labels.instance }} has a high slow query rate ({{ $value }} > 1 query/sec) for more than 5 minutes."

这个文件定义了三个告警规则：

  • MySQLDown: 当 MySQL 实例停止运行超过 1 分钟时触发告警。
  • HighThreadCount: 当连接数超过 100 持续 5 分钟时触发告警。
  • HighSlowQueries: 当慢查询速率超过 1 次/秒 持续 5 分钟时触发告警。

4. 配置 Alertmanager

Alertmanager 的配置文件 alertmanager.yml 定义了如何处理告警。这里以一个简单的配置为例，将告警发送到 Email：

global:
  smtp_smarthost: 'smtp.example.com:587' # SMTP 服务器地址
  smtp_auth_username: '[email protected]' # SMTP 用户名
  smtp_auth_password: 'your_password' # SMTP 密码
  smtp_from: '[email protected]' # 发件人邮箱
  smtp_require_tls: true # 是否需要 TLS 加密

route:
  receiver: 'email-receiver' # 接收器名称

receivers:
- name: 'email-receiver'
  email_configs:
  - to: '[email protected]' # 收件人邮箱

重要提示： 替换 smtp.example.com、[email protected] 和 your_password 为你的实际信息。

将 rules.yml 和 alertmanager.yml 挂载到容器中，然后重启 Prometheus 和 Alertmanager。

当告警触发时，你就会收到 Email 通知了。

第五部分：总结与最佳实践

恭喜你，现在你已经掌握了使用 Prometheus 和 Grafana 构建 MySQL 性能监控看板的基本技能。

这里总结一些最佳实践：

  • 选择合适的监控指标： 监控的指标不是越多越好，而是要选择那些能反映数据库关键性能的指标。
  • 自定义仪表盘： 根据你的实际需求，创建个性化的仪表盘，突出显示你最关心的指标。
  • 设置合理的告警阈值： 告警阈值要根据你的业务特点来设置，避免误报和漏报。
  • 定期审查和优化监控配置： 随着业务的变化，监控需求也会发生变化，要定期审查和优化监控配置。
  • 使用 Grafana 的模板变量： 可以使用模板变量来动态选择 MySQL 实例、数据库等，提高仪表盘的灵活性。
  • 利用 Grafana 的告警功能： Grafana 也可以直接配置告警，可以作为 Alertmanager 的补充。

希望今天的讲座对你有所帮助。记住，监控是数据库运维的重要组成部分，一个好的监控系统能让你的 MySQL 数据库更加健康稳定。 各位铲屎官们，加油！ 让你的MySQL乖乖听话，创造更加美好的明天！

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