引言※
Apache Flink 是一个用于处理无界和有界数据流的开源框架，广泛应用于实时数据分析场景。随着 Flink 应用程序的规模不断扩大，对其性能的监控变得尤为关键。然而，在大规模 Flink 部署中，传统的 Prometheus Pushgateway 方式可能无法满足高性能的需求。Prometheus 的 Remote Write 接口提供了一种灵活的方式，允许直接从数据生成源头（如 Flink TaskManager）将指标数据推送到 Prometheus 兼容的存储系统，从而避免了 Pushgateway 成为性能瓶颈。本文将详细介绍如何实现这一方案。
背景与挑战※
Prometheus Pushgateway 的限制※
在 Flink 集群环境中，每个任务管理器（TaskManager）都会定期向 Prometheus Pushgateway 发送指标数据。随着集群规模的增长，Pushgateway 需要处理大量的请求，这可能导致延迟增加甚至服务不可用。具体问题包括但不限于：
- 高并发请求：当集群中有数百或数千个 TaskManager 实例时，它们几乎同时向 Pushgateway 发送指标更新，这可能导致 Pushgateway 的高并发负载，进而影响其响应速度。
- 数据量大：Flink 应用产生的指标数据量可能非常大，特别是当应用涉及到复杂的数据流处理逻辑时。这会导致 Pushgateway 的内存压力增大，因为所有指标都需要在内存中缓存，直到被 Prometheus server 抓取。
Prometheus 的 Remote Write 接口※
Prometheus 的 Remote Write 接口允许外部系统将指标数据直接写入到 Prometheus 的存储后端。这对于像 Flink 这样的分布式系统来说是一个理想的解决方案，因为它减少了数据传输路径中的中间环节，并且可以更好地控制数据流。
方案设计※
替代方案：使用 Remote Write※
使用 Remote Write 接口代替 Pushgateway 的基本思路是让 Flink 应用直接与 Thanos 通信，绕过 Pushgateway。这样做的好处包括减少中间环节、降低延迟以及提高整体系统的吞吐能力。为了实现这一点，我们需要：
- 自定义 ThanosMetricReporter
- 改造 PrometheusPushGatewayReporter: 通过改造现有的 PrometheusPushGatewayReporter，使其能够支持 Remote Write 协议。如果原有的 reporter 使用了 groupingKey 能力，那么在新的 reporter 中也需要保留这一功能，以便能够按照不同的维度聚合指标。
- 实现 Remote Write: 在改造后的 reporter 中，需要实现将 Flink 应用产生的指标转换成 Prometheus 的 Remote Write 格式，并将其发送给 Thanos Receiver。
- 部署 Thanos Receiver 服务
- 配置 Thanos Receiver: 设置 Thanos Receiver 服务，使其能够接收来自 Flink 应用的 Remote Write 数据。这通常涉及配置监听端口、身份验证机制等。
- 与 Prometheus Query API 配合: 为了能够在 Prometheus 的查询界面查看指标数据，需要配置 Thanos 的存储层（如 Object Storage）与查询层之间的数据同步。
配置 Flink 应用
- 启用新 reporter: 在 Flink 应用中启用新开发的 ThanosMetricReporter，并配置其指向 Thanos Receiver 的地址。
- 选择合适的采样频率: 根据业务需求调整指标采集频率，以平衡性能与监控精度。
结论※
通过直接利用 Prometheus Remote Write 接口，可以有效改善 Flink 指标上报系统的性能，尤其是在大规模部署场景下。这种方法不仅提高了系统的吞吐量，还增强了系统的稳定性和可扩展性。未来，随着 Flink 生态系统的发展，我们期待看到更多内置的支持来简化监控集成过程，并进一步提高监控系统的可扩展性和可靠性。
参考资料:
