前言：隨著雲原生概念盛行，對於容器、服務、節點以及叢集的監控變得越來越重要。Prometheus 作為 Kubernetes 監控的事實標準，有著強大的功能和良好的生態。但是它不支援分散式，不支援資料匯入、匯出，不支援通過 API 修改監控目標和報警規則，所以在使用它時，通常需要寫指令碼和程式碼來簡化操作。Prometheus Operator 為監控 Kubernetes service、deployment 和 Prometheus 範例的管理提供了簡單的定義，簡化在 Kubernetes 上部署、管理和執行 Prometheus 和 Alertmanager 叢集。

一、什麼是Prometheus-Operator

Prometheus-Operator是一套為了方便整合prometheus和kubernetes的軟體，使用Prometheus-Operator可以非常簡單的在kubernetes叢集中部署Prometheus服務，提供對kubernetes叢集各個元件和服務的監控，並且通過Prometheus-Operator使用者能夠使用簡單的宣告性設定來設定和管理Prometheus範例，這些設定將響應、建立、設定和管理Prometheus監控範例

Operator的核心思想是將Prometheus的部署與它監控的物件的設定分離，做到部署與監控物件的設定分離之後，就可以輕鬆實現動態設定。使用Operator部署了Prometheus之後就可以不用再管Prometheus Server了，以後如果要新增監控物件或者新增告警規則，只需要編寫對應的ServiceMonitor和Prometheus資源就可以，不用再重啟Prometheus服務，Operator會動態的觀察設定的改動，並將其生成為對應的prometheus組態檔其中Operator可以部署、管理Prometheus Service

二、Prometheus-Operator的架構

上圖是Prometheus-Operator官方提供的架構圖，從下向上看，Operator可以部署並且管理Prometheus Server，並且Operator可以Watch Prometheus，那麼這個Watch是什麼意思呢?

Operator : Operator是整個系統的控制中心，會以Deployment的方式執行於Kubernetes叢集上，並根據自定義資源（Custom Resources Definition）CRD 來負責管理與部署Prometheus，Operator會通過監聽這些CRD的變化來做出相對應的處理。
Prometheus : Operator會監聽叢集內的Prometheus CRD(Prometheus 也是一種CRD)來建立一個合適的statefulset在monitoring(.metadata.namespace指定)名稱空間，並且掛載了一個名為prometheus-k8s的Secret為Volume到/etc/prometheus/config目錄，Secret的data包含了以下內容:
- configmaps.json指定了rule-files在configmap的名字
- prometheus.yaml為主組態檔
ServiceMonitor ： ServiceMonitor就是一種kubernetes自定義資源（CRD）,Operator會通過監聽ServiceMonitor的變化來動態生成Prometheus的組態檔中的Scrape targets，並讓這些設定實時生效,operator通過將生成的job更新到上面的prometheus-k8s這個Secret的Data的prometheus.yaml欄位裡，然後prometheus這個pod裡的sidecar容器prometheus-config-reloader當檢測到掛載路徑的檔案發生改變後自動去執行HTTP Post請求到/api/-reload-路徑去reload設定。該自定義資源（CRD）通過labels選取對應的Service,並讓prometheus server通過選取的Service拉取對應的監控資訊（metric）
Service ：Service其實就是指kubernetes的service資源，這裡特指Prometheus exporter的service，比如部署在kubernetes上的mysql-exporter的service

總結：想象一下，我們以傳統的方式去監控一個mysql服務，首先需要安裝mysql-exporter，獲取mysql metrics，並且暴露一個埠，等待prometheus服務來拉取監控資訊，然後去Prometheus Server的prometheus.yaml檔案中在scarpe_config中新增mysql-exporter的job，設定mysql-exporter的地址和埠等資訊，再然後，需要重啟Prometheus服務，就完成新增一個mysql監控的任務

現在我們以Prometheus-Operator的方式來部署Prometheus，當我們需要新增一個mysql監控我們會怎麼做，首先第一步和傳統方式一樣，部署一個mysql-exporter來獲取mysql監控項，然後編寫一個ServiceMonitor通過labelSelector選擇剛才部署的mysql-exporter，由於Operator在部署Prometheus的時候預設指定了Prometheus選擇label為：prometheus: kube-prometheus的ServiceMonitor，所以只需要在ServiceMonitor上打上prometheus: kube-prometheus標籤就可以被Prometheus選擇了，完成以上兩步就完成了對mysql的監控，不需要改Prometheus組態檔，也不需要重啟Prometheus服務，是不是很方便，Operator觀察到ServiceMonitor發生變化，會動態生成Prometheus組態檔，並保證組態檔實時生效