分布式集群时序库 VictoriaMetrics

分布式集群时序库 VictoriaMetrics

简介

VictoriaMetrics 架构简单，可靠性高，在性能，成本，可扩展性方面表现出色，社区活跃，且和 Prometheus 生态绑定紧密。如果单机版本的 Prometheus 无法在容量上满足贵司的需求，可以使用 VictoriaMetrics 作为时序数据库。

VictoriaMetrics 提供单机版和集群版。如果您的每秒写入数据点数小于100万（这个数量是个什么概念呢，如果只是做机器设备的监控，每个机器差不多采集200个指标，采集频率是10秒的话每台机器每秒采集20个指标左右，100万/20=5万台机器），VictoriaMetrics 官方默认推荐您使用单机版，单机版可以通过增加服务器的CPU核心数，增加内存，增加IOPS来获得线性的性能提升。且单机版易于配置和运维。

集群架构

vmstorage、vminsert、vmselect 三者组合构成 VictoriaMetrics 的集群功能，三者都可以通过启动多个实例来分担承载流量，通过要在 vminsert 和 vmselect 前面架设负载均衡。

vmstorage 是数据存储模块

其数据保存在-storageDataPath指定的目录中，默认为./vmstorage-data/，vmstorage 是有状态模块，删除 storage node 会丢失约 1/N的历史数据（N 为集群中 vmstorage node 的节点数量）。增加 storage node，则需要同步修改 vminsert 和 vmselect 的启动参数，将新加入的storage node节点地址通过命令行参数 -storageNode传入给vminsert和vmselect
vmstorage 启动后，会监听三个端口，分别是 -httpListenAddr :8482、-vminsertAddr :8400、-vmselectAddr :8401。端口8400负责接收来自 vminsert 的写入请求，端口8401负责接收来自 vmselect 的数据查询请求，端口8482则是 vmstorage 自身提供的 http api 接口

vminsert 接收来自客户端的数据写入请求，并负责转发到选定的vmstorage

vminsert 接收到数据写入请求后，按照 jump consistent hash 算法，将数据转发到选定的某个vmstorage node 上。vminsert 本身是无状态模块，可以增加或者删除一个或多个实例，而不会造成数据的损失。vminsert 模块通过启动时的参数 -storageNode xxx,yyy,zzz 来感知到整个 vmstorage 集群的完整 node 地址列表
vminsert 启动后，会监听一个端口-httpListenAddr :8480。该端口实现了 prometheus remote_write协议，因此可以接收和解析通过 remote_write 协议写入的数据。不过要注意，VictoriaMetrics 集群版本具有多租户功能，因此租户ID会以如下形式出现在 API URL 中: http://vminsert:8480/insert/<account_id>/prometheus/api/v1/write
更多 URL Format 可以参考 VictoriaMetrics官网

vmselect 接收来自客户端的数据查询请求，并负责转发到所有的 vmstorage 查询结果，最后将结果 merge 后返回

vmselect 启动后，会监听一个端口-httpListenAddr :8481。该端口实现了 prometheus query相关的接口。不过要注意，VictoriaMetrics 集群版本具有多租户功能，因此租户ID会以如下形式出现在 API URL 中: http://vminsert:8481/select/<account_id>/prometheus/api/v1/query。
更多 URL Format 可以参考 VictoriaMetrics官网

安装部署

1、去 vm release 下载编译好的二进制版本，比如我们选择下载 v1.69.0 amd64。

2、解压缩后得到：

$ ls -l vm*-prod
-rwxr-xr-x 1 work work 10946416 Nov  8 22:03 vminsert-prod*
-rwxr-xr-x 1 work work 13000624 Nov  8 22:03 vmselect-prod*
-rwxr-xr-x 1 work work 11476736 Nov  8 22:03 vmstorage-prod*

3、启动三个 vmstorage 实例（可以用下面的脚本快速生成不同实例的启动命令）

#!/bin/bash    
for i in `seq 0 2`; do  
    if [ $i -eq 0 ]; then
        i=""   
    fi         
    pp=$i      
    httpListenAddr=${pp}8482
    vminsertAddr=${pp}8400
    vmselectAddr=${pp}8401
    storageDataPath=./${pp}vmstorage-data
    prog="nohup ./vmstorage-prod -loggerTimezone Asia/Shanghai \
        -storageDataPath $storageDataPath \
        -httpListenAddr :$httpListenAddr \
        -vminsertAddr :$vminsertAddr \
        -vmselectAddr :$vmselectAddr \
        &> ${pp}vmstor.log &"
    echo $prog 
    (exec "$prog")                                                                                                                   
done

也可以输入以下命令行启动三个实例：

nohup ./vmstorage-prod -loggerTimezone Asia/Shanghai -storageDataPath ./vmstorage-data -httpListenAddr :8482 -vminsertAddr :8400 -vmselectAddr :8401 &> vmstor.log &
nohup ./vmstorage-prod -loggerTimezone Asia/Shanghai -storageDataPath ./1vmstorage-data -httpListenAddr :18482 -vminsertAddr :18400 -vmselectAddr :18401 &> 1vmstor.log &
nohup ./vmstorage-prod -loggerTimezone Asia/Shanghai -storageDataPath ./2vmstorage-data -httpListenAddr :28482 -vminsertAddr :28400 -vmselectAddr :28401 &> 2vmstor.log &

4、启动一个 vminsert 实例：

nohup ./vminsert-prod -httpListenAddr :8480 -storageNode=127.0.0.1:8400,127.0.0.1:18400,127.0.0.1:28400 &>vminsert.log &

5、启动一个 vmselect 实例：

nohup ./vmselect-prod -httpListenAddr :8481 -storageNode=127.0.0.1:8401,127.0.0.1:18401,127.0.0.1:28401 &>vmselect.log &

6、查看 vmstorage，vminsert，vmselect 的 /metrics 接口:

curl http://127.0.0.1:8482/metrics 
curl http://127.0.0.1:18482/metrics 
curl http://127.0.0.1:28482/metrics 
curl http://127.0.0.1:8481/metrics 
curl http://127.0.0.1:8480/metrics

7、 n9e-server 通过 remote write 协议写入时序库，VictoriaMetrics 作为时序库的一个选择，其 remote write 接口地址为：http://127.0.0.1:8480/insert/0/prometheus/api/v1/write 把这个地址配置到 server.conf 当中，配置完了重启 n9e-server

# Reader部分修改Url
[Reader]
Url = "http://172.21.0.8:8481/select/0/prometheus"
# Writers部分修改Url
[[Writers]]
Url = "http://172.21.0.8:8480/insert/0/prometheus/api/v1/write"

8、修改 n9e-webapi 的配置文件 ./etc/webapi.conf 如下：

[[Clusters]]
# Prometheus cluster name
Name = "Default"
# Prometheus APIs base url
Prom = "http://127.0.0.1:8481/select/0/prometheus"

然后，重启 n9e-webapi，这样夜莺就可以查询到 VictoriaMetrics 集群的数据了。

如果您使用的是 VictoriaMetrics 单机版，端口是 8428，故而 Nightingale 的配置文件需要做如下调整：

# server.conf
# Reader部分修改为：
[Reader]
Url = "http://127.0.0.1:8428"
# Writers部分修改为：
[[Writers]]
Url = "http://127.0.0.1:8428/api/v1/write"

# webapi.conf
# Clusters部分修改为：
[[Clusters]]
Name = "Default"
Prom = "http://127.0.0.1:8428"

FAQ

VictoriaMetrics 单机版本如何保障数据的可靠性？

vm 针对磁盘IO有针对性的优化，单机版可以考虑将数据的可靠性保障交给 EBS 等云盘来保证。

VictoriaMetrics 如何评估容量？

参考vm的官方文档。

VictoriaMetrics 集群版本增加或者删除 vmstorage node 的时候，数据如何再平衡？

vm 不支持扩缩容节点时，对数据进行自动的再平衡。

VictoriaMetrics 的数据大小如何查看？

可以通过 vmstorage 实例暴露的 /metrics 接口来获取到相应的统计数据，譬如：

$ curl http://127.0.0.1:8482/metrics |grep -i data_size
vm_data_size_bytes{type="indexdb"} 609291
vm_data_size_bytes{type="storage/big"} 0
vm_data_size_bytes{type="storage/small"} 8749893

vminsert 在将数据写入多个 vmstorage node的时候，是按照什么规则将数据写入到不同的 node 上的？

采用 jump consistent hash 对数据进行分片，写入到相应的 storage node 上。

vmselect 在接到查询请求的时候，如何定位到请求的数据是在哪个 storage node上的？

vmselect 并不知道每个 metrics 对应的数据分布的 storage node，vmselect 会对所有的 storage node 发起查询请求，最后进行数据合并，并返回。

VictoriaMetrics 和 M3db 的对比和选择？

m3db 架构设计上更高级，实现难度高，m3db 在时序数据功能之后，重点解决了自动扩缩容，数据自动平衡等运维难题。但是因此也更复杂，可靠性也更难保证。VictoriaMetrics 架构设计上更倾向于简单可靠，重点优化了单机版的性能，强调垂直扩展，同时和 prometheus 生态做到兼容，甚至于在很多的点上做到了加强。但是 VictoriaMetrics 对于时序数据 downsample，节点的自动扩缩容，数据自动再平衡等高级功能和分布式能力，是有缺失的。

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