Prometheus单机部署全攻略：从安装到优化的完整指南

一、单机部署的核心价值与适用场景

Prometheus作为CNCF（云原生计算基金会）的毕业项目，其单机部署模式在开发测试、边缘计算和中小规模监控场景中具有显著优势。相比集群模式，单机部署无需处理分布式协调问题，资源占用低（通常2核4G内存即可满足基础需求），且配置简单，适合预算有限或快速验证监控方案的场景。

典型适用场景包括：

1. 开发环境验证：在本地或CI/CD流水线中快速搭建监控环境
2. 边缘节点监控：对物联网设备或分支机构服务器进行独立监控
3. 中小型企业：监控规模在100节点以下的业务系统
4. 容器化环境：与Kubernetes单节点部署（如Minikube）配合使用

二、环境准备与依赖管理

2.1 硬件资源规划

组件	最低配置	推荐配置	说明
Prometheus	1核2G	2核4G	存储需预留30%空间
Node Exporter	512MB内存	1核1G	需与Prometheus同机部署
存储	10GB磁盘空间	50GB SSD	长期监控需扩展存储

2.2 软件依赖安装

以Ubuntu 22.04为例，基础依赖安装命令：

# 安装基础工具
sudo apt update && sudo apt install -y wget curl tar
# 安装Node Exporter（监控主机指标）
wget https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v*/node_exporter-*.*-amd64.tar.gz
tar xvfz node_exporter-*.*-amd64.tar.gz
sudo mv node_exporter-*.*-amd64 /usr/local/bin/node_exporter

三、核心组件安装与配置

3.1 Prometheus服务器安装

# 下载并解压
wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.47.2/prometheus-2.47.2.linux-amd64.tar.gz
tar xvfz prometheus-2.47.2.linux-amd64.tar.gz
sudo mv prometheus-2.47.2.linux-amd64 /opt/prometheus
# 创建服务文件（Systemd）
sudo tee /etc/systemd/system/prometheus.service <<EOF
[Unit]
Description=Prometheus
After=network.target
[Service]
Type=simple
User=prometheus
ExecStart=/opt/prometheus/prometheus \
  --config.file=/opt/prometheus/prometheus.yml \
  --storage.tsdb.path=/var/lib/prometheus \
  --web.console.templates=/opt/prometheus/consoles \
  --web.console.libraries=/opt/prometheus/console_libraries
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3.2 核心配置文件解析

/opt/prometheus/prometheus.yml 示例配置：

global:
  scrape_interval: 15s
  evaluation_interval: 15s
scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9090']
  - job_name: 'node'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9100']

关键参数说明：

• scrape_interval：数据采集频率（建议生产环境15-60s）
• storage.tsdb.retention.time：数据保留周期（默认15d）
• --web.enable-lifecycle：启用动态重载配置（需在启动参数添加）

四、监控目标集成实践

4.1 主机级监控集成

通过Node Exporter采集100+核心指标：

# 启动Node Exporter
nohup /usr/local/bin/node_exporter >/dev/null 2>&1 &

关键监控指标：

• node_cpu_seconds_total：CPU使用率计算
• node_memory_MemAvailable_bytes：可用内存
• node_disk_io_time_seconds_total：磁盘IO等待

4.2 应用层监控集成（以MySQL为例）

1. 安装MySQL Exporter：

   wget https://github.com/prometheus/mysqld_exporter/releases/download/v*/mysqld_exporter-*.*-amd64.tar.gz
   tar xvfz mysqld_exporter-*.*-amd64.tar.gz

2. 配置MySQL用户权限：

   CREATE USER 'exporter'@'localhost' IDENTIFIED BY 'password';
   GRANT PROCESS, REPLICATION CLIENT, SELECT ON *.* TO 'exporter'@'localhost';

3. 启动Exporter：

   ./mysqld_exporter --mysqld.username=exporter --mysqld.password=password

五、性能调优与故障排查

5.1 内存优化策略

• TSDB压缩：通过--storage.tsdb.retention.size限制存储大小（如512MB）
• 采样频率调整：非关键指标采样间隔延长至30s
• WAL分段：设置--storage.tsdb.wal-segment-size控制预写日志大小

5.2 常见问题解决方案

现象	排查步骤
目标不可达（404）	检查targets状态页，验证端口连通性
内存溢出（OOM）	使用pprof分析内存：go tool pprof http://localhost:9090/debug/pprof/heap
数据写入延迟	检查磁盘IOPS，建议使用SSD存储

六、可视化与告警集成

6.1 Grafana集成

# 安装Grafana
wget https://dl.grafana.com/oss/release/grafana_*.linux_amd64.tar.gz
tar -zxvf grafana_*.linux_amd64.tar.gz
sudo mv grafana-* /usr/share/grafana
# 配置Prometheus数据源
# Grafana Web界面：Configuration > Data Sources > Add Prometheus
# URL填写：http://localhost:9090

6.2 Alertmanager配置

/etc/alertmanager/alertmanager.yml 示例：

route:
  receiver: 'email'
  group_by: ['alertname']
receivers:
- name: 'email'
  email_configs:
  - to: 'admin@example.com'
    from: 'alert@example.com'
    smarthost: smtp.example.com:587
    auth_username: 'user'
    auth_password: 'password'

七、升级与维护指南

7.1 版本升级流程

# 备份数据
cp -r /var/lib/prometheus /var/lib/prometheus.bak
# 停止服务
sudo systemctl stop prometheus
# 替换二进制文件
wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.48.0/prometheus-2.48.0.linux-amd64.tar.gz
tar xvfz prometheus-2.48.0.linux-amd64.tar.gz
cp /opt/prometheus/prometheus.yml /tmp/
rm -rf /opt/prometheus/*
cp -r prometheus-2.48.0.linux-amd64/* /opt/prometheus/
mv /tmp/prometheus.yml /opt/prometheus/
# 启动服务
sudo systemctl start prometheus

7.2 备份策略建议

• 数据备份：每日增量备份/var/lib/prometheus/wal目录
• 配置备份：同步备份prometheus.yml和告警规则文件
• 容器化备份：使用restic或velero进行全量备份

八、高级功能扩展

8.1 远程存储集成

支持将数据写入InfluxDB/Thanos等长期存储：

# prometheus.yml配置示例
remote_write:
  - url: "http://influxdb:9201/api/v1/prom/write?db=prometheus"
remote_read:
  - url: "http://influxdb:9201/api/v1/prom/read?db=prometheus"

8.2 动态配置重载

通过API实现配置热更新：

curl -X POST http://localhost:9090/-/reload

需在启动参数添加--web.enable-lifecycle

九、最佳实践总结

1. 资源隔离：为Prometheus分配独立磁盘分区
2. 指标过滤：使用metric_relabel_configs过滤无效指标
3. 监控分层：关键业务指标采样频率高于基础设施指标
4. 告警收敛：通过group_wait/group_interval控制告警风暴
5. 容量规划：按每百万活跃时间序列（ATS）预留1GB内存

通过本文的完整指南，开发者可以快速构建稳定可靠的Prometheus单机监控系统，既满足短期验证需求，也可作为生产环境的轻量级解决方案。实际部署时建议结合具体业务场景调整参数，并通过压力测试验证系统极限容量。