آشنایی با Prometheus | ابزار متن‌باز مانیتورینگ سیستم

در دنیای امروز که سیستم‌های نرم‌افزاری پیچیده‌تر از همیشه شده‌اند، نظارت دقیق و زمان‌بندی‌شده بر عملکرد سرورها، سرویس‌ها، میکروسرویس‌ها و منابع زیرساختی یک ضرورت حیاتی‌ست. Prometheus یکی از محبوب‌ترین ابزارهای مانیتورینگ Open Source است که با قابلیت جمع‌آوری، ذخیره‌سازی و تحلیل داده‌های متریک، به تیم‌های DevOps و SRE کمک می‌کند تا عملکرد سیستم را در لحظه رصد کرده و در سریع‌ترین زمان ممکن به هشدارها و مشکلات پاسخ دهند.

Prometheus چیست؟

Prometheus یک ابزار مانیتورینگ و هشداردهی متن‌باز (Open Source) است که توسط SoundCloud توسعه داده شد و به‌سرعت به یکی از محبوب‌ترین سیستم‌های نظارتی در محیط‌های Cloud-Native و Kubernetes تبدیل شد. Prometheus به گونه‌ای طراحی شده که بتواند داده‌های متریک را از سرویس‌ها و سیستم‌ها جمع‌آوری کرده، آن‌ها را در پایگاه داده مخصوص خود ذخیره کند و امکان تحلیل، نمایش و ارسال هشدار بر اساس داده‌ها را فراهم آورد.

یکی از ویژگی‌های اصلی Prometheus مدل مبتنی بر Pull برای جمع‌آوری داده‌هاست (برخلاف بسیاری از سیستم‌های Push-based). همچنین این ابزار با داشتن زبان Query قدرتمند به نام PromQL، به کاربران این امکان را می‌دهد که داده‌های لحظه‌ای یا تاریخی را تحلیل کرده و بصری‌سازی کنند. Prometheus به صورت مستقل کار می‌کند و برای بسیاری از سرویس‌ها نیازی به ارتباط با دیتابیس خارجی ندارد، که این موضوع آن را سبک، قابل‌اعتماد و مقیاس‌پذیر کرده است.

Prometheus چگونه کار می‌کند؟

جمع‌آوری داده‌ها از طریق Pul:

Prometheus به‌صورت دوره‌ای (مثلاً هر ۱۵ ثانیه) از منابع مشخص‌شده در فایل پیکربندی، مانند اپلیکیشن‌ها یا سرویس‌ها، درخواست می‌فرستد تا داده‌های متریک را دریافت کند. هر سرویسی که می‌خواهید مانیتور شود، باید یک Endpoint خاص با فرمت /metrics داشته باشد که داده‌ها را در قالب مشخص ارائه دهد.

ذخیره‌سازی داده‌ها در دیتابیس محلی:

داده‌هایی که Prometheus از سرویس‌ها دریافت می‌کند، در یک Time-Series Database اختصاصی ذخیره می‌شوند. این پایگاه‌داده برای جستجوی سریع، فشرده‌سازی مؤثر و نوشتن بهینه شده است. Prometheus معمولاً بدون نیاز به دیتابیس خارجی کار می‌کند.

نوشتن کوئری و تحلیل با PromQL:

کاربران می‌توانند با استفاده از زبان کوئری اختصاصی Prometheus به نام PromQL (Prometheus Query Language)، داده‌ها را فیلتر، گروه‌بندی و تحلیل کنند. این زبان امکان تهیه نمودار، استخراج داده‌های آماری و تعریف شروط برای هشدار را فراهم می‌کند.

نمایش داده‌ها و گراف‌ها با گرافانا یا مرورگر داخلی:

Prometheus دارای صفحه وب داخلی برای مشاهده متریک‌هاست، اما معمولاً در کنار Grafana استفاده می‌شود تا داده‌ها را به صورت نمودار و داشبوردهای زیبا نمایش دهد. اتصال Prometheus به Grafana بسیار آسان است و امکان دید لحظه‌ای از سلامت سیستم‌ها را فراهم می‌سازد.

ارسال هشدارها (Alerting):

با تعریف Alert Ruleها در تنظیمات، Prometheus می‌تواند وقتی برخی شرایط خاص رخ داد (مثلاً افزایش مصرف CPU یا خطای زیاد سرویس)، یک هشدار ارسال کند. این هشدارها می‌توانند با Alertmanager مدیریت شده و به ابزارهایی مانند Slack، Email یا PagerDuty منتقل شوند.

مزایا و معایب استفاده از Prometheus

مزایا	معایب
نصب و راه‌اندازی سبک و سریع	ضعف در ذخیره‌سازی داده‌های طولانی‌مدت
مدل داده‌ای Time-Series بسیار قدرتمند	عدم پشتیبانی از احراز هویت و رمزنگاری داخلی
زبان کوئری اختصاصی و قدرتمند (PromQL)	تجربه کاریابی پیچیده‌تر در مقیاس‌های خیلی بزرگ
عدم نیاز به پایگاه‌داده خارجی	عدم مانیتورینگ دقیق logها به صورت native
عملکرد آفلاین (standalone) بدون وابستگی
پشتیبانی گسترده از سرویس‌های مختلف به‌صورت native

اجزای اصلی معماری Prometheus چیست؟

Prometheus Server

هسته اصلی سیستم است که مسئولیت جمع‌آوری داده‌های متریک از سرویس‌ها (از طریق مدل Pull)، ذخیره‌سازی آن‌ها به‌صورت Time Series و اجرای کوئری‌ها از طریق PromQL را بر عهده دارد. این جزء مستقل عمل می‌کند و بدون نیاز به دیتابیس خارجی، داده‌ها را در حافظه خودش نگهداری می‌کند.

Exporters

Exporters ابزارهایی هستند که داده‌های سرویس‌های مختلف را به فرمت قابل‌درک برای Prometheus تبدیل می‌کنند. برای مثال، Node Exporter اطلاعات سیستم‌عامل را استخراج می‌کند. هر برنامه‌ای که می‌خواهید مانیتور شود، باید یا Exporter داشته باشد یا endpoint مخصوص ارائه داده‌ها را پیاده‌سازی کند.

PromQL (Prometheus Query Language)

زبان اختصاصی کوئری‌گیری در Prometheus است که برای تحلیل، فیلتر و نمایش داده‌ها استفاده می‌شود. PromQL بسیار قدرتمند بوده و می‌توان با آن شروط، فیلتر و عملیات آماری مختلفی را روی داده‌های جمع‌آوری‌شده اعمال کرد.

Visualizations (Grafana یا UI داخلی)

Prometheus رابط کاربری ساده‌ای برای بررسی داده‌ها دارد، اما در عمل معمولاً با Grafana ادغام می‌شود تا داشبوردهای گرافیکی، نمودارهای لحظه‌ای و گزارش‌های تحلیلی حرفه‌ای ارائه شود.

Alertmanager

ابزار جانبی Prometheus برای مدیریت و ارسال هشدارها است. وقتی از طریق کوئری‌ها شرایط خاصی برای اخطار تعریف شود، Prometheus هشدار را به Alertmanager می‌فرستد تا از طریق کانال‌هایی مانند Email، Slack یا Telegram ارسال کند.

Storage

Prometheus به‌صورت داخلی داده‌ها را ذخیره می‌کند. اما برای ذخیره‌سازی بلندمدت یا بارهای سنگین، می‌توان آن را با راهکارهای خارجی مانند Thanos، Cortex یا Remote Write API ادغام کرد تا داده‌ها را به حافظه دائمی ارسال کند.

پرومتئوس مناسب چه پروژه‌ها و مجموعه‌هایی است؟

شرکت‌های نرم‌افزاری با معماری میکروسرویس
تیم‌های DevOps و مهندسی زیرساخت
کلود و پلتفرم‌های Kubernetes محور
استارتاپ‌ها و کسب‌وکارهای متوسط با لپ‌تاپ‌ها یا سرورهای سبک
دیتاسنترها و مراکز مانیتورینگ داخلی
پروژه‌های متن‌باز و تحقیقاتی
مانیتورینگ لحظه‌ای اپلیکیشن‌های وب و APIها
سامانه‌های اتوماسیون صنعتی و مانیتورینگ IoT

مقایسه Prometheus با Zabbix

Prometheus و Zabbix هر دو ابزارهای قدرتمند در زمینه مانیتورینگ زیرساخت، سیستم‌ها و سرویس‌های نرم‌افزاری هستند، اما تفاوت‌های قابل‌توجهی در معماری، نحوه ذخیره‌سازی داده‌ها، مدل جمع‌آوری اطلاعات و استفاده آن‌ها در محیط‌های مختلف وجود دارد. Prometheus یک ابزار مانیتورینگ مدرن مبتنی بر Pull است که بیشتر برای زیرساخت‌های Cloud-Native و محیط‌هایی مانند Kubernetes طراحی شده است. این ابزار از زبان کوئری قدرتمند PromQL برای آنالیز داده‌ها استفاده می‌کند و به راحتی با Grafana در نمایش داشبوردها ادغام می‌شود.

در مقابل Zabbix یک راهکار جامع و سنتی‌تر است که رویکرد آن بیشتر Pull/Push ترکیبی با ساختار Base Agent است. Zabbix یک سیستم پایش با رابط کاربری داخلی، ماژول‌های داخلی برای هشداردهی و جمع‌آوری داده‌ها دارد و بیشتر برای محیط‌های سنتی یا سازمانی که نیاز به مانیتورینگ بالا همراه با مدیریت آسان دارند، انتخاب خوبی است. در نتیجه، انتخاب بین Prometheus و Zabbix، به معماری سیستم، تجربه تیم و نیازهای محیط عملیاتی بستگی دارد.

	Prometheus	Zabbix
روش جمع‌آوری داده‌ها	Pull-based	Push / Pull ترکیبی
مدل ذخیره‌سازی	Time Series DB اختصاصی داخلی	پایگاه‌داده رابطه‌ای (MySQL/Postgres)
زبان پرس‌وجو	PromQL	SQL-like Custom Language
رابط گرافیکی	ندارد (نیاز به Grafana برای داشبورد پیشرفته)	رابط گرافیکی داخلی
پشتیبانی از Kubernetes	عالی – مناسب برای Cloud-native	محدود، نیاز به تنظیم دستی بیشتر
نصب و نگهداری	سبک، مدرن، بدون نیاز به DB خارجی	سنگین‌تر، نیاز به تنظیمات پایگاه‌داده
هشداردهی	نیاز به Alertmanager	داخلی، یکپارچه با رابط مدیریتی
سطح انعطاف‌پذیری	بالا – نیاز به پیکربندی بیشتر	مناسب برای استفاده out-of-the-box

جمع‌بندی…

Prometheus یکی از برترین ابزارهای مانیتورینگ متن‌باز است که با طراحی مدرن، ذخیره‌سازی قدرتمند داده‌های متریک، پشتیبانی از معماری Cloud-Native و ادغام عالی با Grafana، خود را به عنوان انتخاب اول بسیاری از تیم‌های زیرساخت، DevOps و نرم‌افزار معرفی کرده است. انعطاف‌پذیری بالا، عملکرد مستقل و زبان پرس‌وجوی قدرتمند PromQL از بزرگ‌ترین مزایای آن هستند. با وجود برخی محدودیت‌ها مانند ذخیره‌سازی کوتاه‌مدت و نیاز به پیکربندی دقیق، Prometheus مخصوص پروژه‌هایی‌ست که دنبال مانیتورینگ دقیق، لحظه‌ای و قابل توسعه هستند.