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为什么要写这本书

熟悉我的读者应该都知道，在这本书之前我写过一本书《HikariCP数据库连接池实战》。那本书解答了“HikariCP该如何监控”的问题，提出了HikariCP的主要监控指标，但是没有对Prometheus这项技术做专项分析。本书则弥补了那本书的遗憾，全面且系统地介绍了Prometheus这款监控产品，并将介绍对象由数据库连接池转移到监控产品本身。从HikariCP（光）到Prometheus（火），也展示了我对于技术的理解层层深入、渐入佳境的过程。

Prometheus是由SoundCloud开源的监控系统，是Google BorgMon监控系统的开源版本。Prometheus开源项目是继Kubernetes后第二个正式加入CNCF（Cloud Native Computing Fountion，云原生计算基金会）的项目，也是继Kubernetes之后第二个正式“毕业”的CNCF项目，是容器和云原生领域事实上的监控标准解决方案。

如今，Prometheus已经被全球众多企业广泛使用，它已经成为企业构建现代云原生架构的首选开源监控工具。近几年来，美区技术社区关于监控的讨论有很多，尤其是关于监控选型的讨论比较频繁，目前IT类公司有一个统一的趋势—使用Prometheus作为通用的监控系统解决方案。百度、京东、阿里、宜信、51信用卡等互联网公司都有专门的Prometheus研发及运维团队。

Prometheus既是一个监控系统，又是一个存储系统，可以说它提供了一个完备的监控生态。我和Prometheus有着不解之缘：早在2014年，我在阿里就职期间就接触过与TSDB时序数据库相关的技术；我后来研发的底层数据库中间件采用了HikariCP数据库连接池，数据库连接池的监控就依托于公司的Prometheus监控系统；2019年，我主导的项目Kubernetes+Prometheus一举拿下了公司年度最佳产研类项目，有10余人参与到这个项目中，通过项目室闭关的形式，用了半年多的时间将全公司的应用全部迁移到了Kubernetes集群上并接入了Prometheus监控。由于长期接触Prometheus，我也经常和一些使用者进行相关问题的讨论，这些经历帮我积累了宝贵的实战经验。

虽然Prometheus相关的书市面上有很多，但是大多都存在一些问题。首先，其多数书籍面向的群体仅是运维工程师，却忽略了开发者；其次，部分书籍专注于源码解析或者对Kubernetes技术进行介绍，却忽略了Prometheus本身的内容，比如PromQL是实战中非常重要的知识，但却少有书籍会通过理论联系实际的方式具体介绍；最后，一些书籍大量堆砌代码和概念，导致重点内容介绍不足和实战案例缺乏，这对实际工作不会有太多帮助。

本书在内容上深入浅出，注重实战性、实用性，兼顾开发者的诉求，可以让读者迅速对Prometheus形成闭环认知。书中还提炼了最佳实践以提升读者认知高度和实践能力。

读者对象

本书适合运维工程师和所有Java程序员阅读，尤其适合以下读者：

Java初中级开发者；

系统架构师；

中间件开发者；

运维工程师；

工作中使用Prometheus的公司与团队；

开设Prometheus相关课程的大专院校师生；

其他对Prometheus技术感兴趣的人员。

如何阅读本书

本书共分为11章，紧密围绕Prometheus的相关概念和技术展开介绍。

第1章主要介绍了监控系统的相关概念。本章首先介绍了监控的概念、监控的分类、MDD（指标驱动开发）的理念、Google四大黄金指标、USE方法、RED方法等知识；接着介绍了监控中的探针和内服、拉取和推送等常见手法；最后介绍了常见的监控系统Nagios、Zabbix、Ganglia、Open-Falcon、ZMon，以及进行监控系统选型时应该考虑的维度及误区。

第2章介绍了Prometheus的相关概念。从历史、特点、架构、局限性、快速开始这5个方面介绍了Prometheus是什么，它在监控领域有哪些使用场景，以及如何快速安装和启动Prometheus。

第3章介绍了在Spring Boot中如何集成Prometheus。本章通过介绍Micrometer的理论，辅以Spring Boot 2.x应用的案例，一步步教读者将Spring Boot 2.x应用数据传输到Prometheus监控系统中，再以可视化监控大盘的形式展现在Grafana仪表盘中。本章还介绍了当系统出现故障时，读者如何将Spring Boot 2.x应用的故障信息以告警的形式发送到邮箱或者钉钉中。本章内容对于广大开发者来说具有一定的实战指导作用。

第4章介绍了与PromQL相关的知识。PromQL是Prometheus实战的核心，是Prometheus

场景的基础，也是Prometheus的重中之重。本章用很大的篇幅，从时间序列、PromQL数据类型、指标类型、选择器、聚合操作、二元操作符、内置函数、最佳实践、性能优化等方面，通过理论联系实际的方式，全方位介绍了与PromQL相关的概念及其具体用法。

第5章介绍了PromQL的高级用法。首先介绍了39个PromQL内置函数，然后围绕TP API、记录规则、告警规则、metric_relabel_configs、relabel_configs等多个知识点，以理论联系实际、知识点结合案例的形式，全方位介绍了PromQL的高级用法和最佳实践。

第6章介绍了Prometheus的告警模块—Alertmanager。本章围绕Alertmanager告警的架构、工作原理、集群、触发的流程等展开介绍，接着拓展了告警分组、抑制、静默、延迟等众多知识点。读完本章，读者可以轻松理解告警是如何触发的，还可以分析、定位、解决告警轰炸、告警不准确等常见问题。

第7章介绍了Prometheus中与Exporter相关的概念。Exporter的来源主要有两个，一个是社区，另一个是用户自定义。本章从数据规范、数据采集方式、案例代码编写等方面一步步指导读者自定义Exporter。为了帮助读者提高编码水平和真正写好Exporter，本章还给出了写好Exporter的建议，并结合Node Exporter、Redis Exporter、MySQL Exporter、RocketMQ Exporter等的原理进行分析讲解。通过对本章的学习，读者可以掌握使用和定制Exporter的方法。

第8章介绍了与Spring Boot相关的高级话题，帮助读者了解Prometheus集成Spring Boot的原理、源码和解决方案。本章针对Prometheus监控RESTful、监控业务、通过注解进行监控、监控Dubbo这4个真实需求给出了源码级的技术指导方案。对Prometheus集成Spring Boot过程中可能产生的问题，如空指针、极大值、内存溢出等，本章也做了补充分析与解答。

第9章介绍了与Prometheus集群相关的实战内容。本章围绕Prometheus集群实战的架构问题，讨论了多种集群解决方案（简单HA、简单HA+远程存储、简单HA+远程存储+联邦集群）的理念、方法及优化手段，探究如何构建具有更高扩展性和可靠性的集群。本章是实战章节，在采集指标、推广Prometheus在企业中的部署等细节问题上都给出了指导。本章还通过搭建一个基于M3DB的简单HA+远程存储Prometheus K8S集群的真实案例，用步骤引导以及配置文件样例的形式，带领读者实际部署Prometheus集群。

第10章介绍了Prometheus的存储原理。Prometheus不仅是一个监控系统，还是一款优秀的时序数据库。本章主要围绕Prometheus 3.0版本的TSDB本地存储，对存储文件的格式、存储的原理、chunk、索引、block、WAL日志、tombstones、Checkpoint等相关知识点进行介绍，让读者清晰地了解Prometheus存储的运行机制。

第11章介绍了Prometheus的相关技术。本章首先介绍了Prometheus的伴侣—Thanos和M3DB，并对使用这些技术的过程中可能出现的一些问题给出了指导和建议；然后介绍了继承Prometheus理念的Loki，详细介绍了Loki、ELK等相关日志技术的原理和架构方案；最后，介绍了Operator模式和Prometheus Operator模式，以及在实战中针对压测、查找中间件（如Redis问题）等场景应该如何灵活运用Prometheus。

勘误和支持

由于作者的水平有限，书中难免会出现一些错误或者不准确的地方，恳请读者批评指正。为此，我在GitHub网站上专门建了一个Issue项目（https://github.com/CharlesMaster/PrometheusBook/issues），你可以将书中的错误，以及你的疑问、改进建议以GitHub Issue的形式发布在Bug勘误表页面中，我将尽量在线上为你提供最满意的解答。当然，更希望大家通过Issue对Prometheus展开讨论，互相切磋和共同成长。

致谢

首先要感谢伟大的Prometheus，它是一款影响我整个人生的软件。

感谢曾经和我一起致力于研究Prometheus这项技术的领导、同事、朋友，你们投入的时间、精力和智慧为我提供了莫大的帮助。

感谢机械工业出版社华章公司的编辑杨福川老师和孙海亮老师，你们始终支持我的写作，你们的鼓励和帮助引导我完成全部书稿。

最后感谢我的爸爸、妈妈、小姨、姨夫、爷爷、奶奶、外公、外婆，感谢你们将我培养成人，并时时刻刻给予我信心和力量！

谨以此书献给我最亲爱的家人，以及众多热爱Prometheus的朋友们！

golang教程作者简介:

朱政科 资深架构师，中间件技术专家，对数据库连接池和Prometheus等监控技术有深入研究。 有10余年IT行业从业经验，现就职于美区某大型世界百强企业。 曾在阿里等一线互联网公司长期从事中间件的研发及团队管理工作。 先后主导和参与了多个重要的与物联网、人工智能等相关的大型项目。 著有《HikariCP数据库连接池实战》

golang教程目录:

第1章　监控之美 1

第2章　Prometheus入门 33

第3章　Spring Boot可视化监控实战 50

第4章　PromQL让数据会说话 87

第5章　PromQL高级实战 125

第6章　Prometheus告警机制深度解析 167

第7章　Prometheus独孤九剑：通过定制Exporter监控一切 187

第8章　Spring Boot高级监控实战 217

第9章　Prometheus集群实战 252

第10章　Prometheus存储原理与问题分析 281

第11章　Prometheus其他相关技术分析与实战 296

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