服务发现与Relabeling

参考：
https://www.prometheus.wang/sd/service-discovery-with-relabel.html

Prometheus的Relabeling机制

在Prometheus所有的Target实例中，都包含一些默认的Metadata标签信息。可以通过Prometheus UI的Targets页面中查看这些实例的Metadata标签的内容：

默认情况下，当Prometheus加载Target实例完成后，这些Target时候都会包含一些默认的标签：

__address__：当前Target实例的访问地址<host>:<port>
__scheme__：采集目标服务访问地址的HTTP Scheme，HTTP或者HTTPS
__metrics_path__：采集目标服务访问地址的访问路径
__param_<name>：采集任务目标服务的中包含的请求参数

一般来说，Target以__作为前置的标签是在系统内部使用的，因此这些标签不会被写入到样本数据中。不过这里有一些例外，例如，我们会发现所有通过Prometheus采集的样本数据中都会包含一个名为instance的标签，该标签的内容对应到Target实例的__address__。 这里实际上是发生了一次标签的重写处理。

这种发生在采集样本数据之前，对Target实例的标签进行重写的机制在Prometheus被称为Relabeling。Relabeling作用时机：

Prometheus允许用户在采集任务设置中通过relabel_configs来添加自定义的Relabeling过程。

使用replace/labelmap重写标签

在默认情况下，从Node Exporter实例采集上来的样本数据如下所示：

node_cpu{cpu="cpu0",instance="localhost:9100",job="node",mode="idle"} 93970.8203125

我们希望能有一个额外的标签dc可以表示该样本所属的数据中心：

node_cpu{cpu="cpu0",instance="localhost:9100",job="node",mode="idle", dc="dc1"} 93970.8203125

在每一个采集任务的配置中可以添加多个relabel_config配置，一个最简单的relabel配置如下：

scrape_configs:
  - job_name: node_exporter
    consul_sd_configs:
      - server: localhost:8500
        services:
          - node_exporter
    relabel_configs:
    - source_labels:  ["__meta_consul_dc"]
      target_label: "dc"

完整的relabel_config配置如下所示：

# The source labels select values from existing labels. Their content is concatenated
# using the configured separator and matched against the configured regular expression
# for the replace, keep, and drop actions.
[ source_labels: '[' <labelname> [, ...] ']' ]

# Separator placed between concatenated source label values.
[ separator: <string> | default = ; ]

# Label to which the resulting value is written in a replace action.
# It is mandatory for replace actions. Regex capture groups are available.
[ target_label: <labelname> ]

# Regular expression against which the extracted value is matched.
[ regex: <regex> | default = (.*) ]

# Modulus to take of the hash of the source label values.
[ modulus: <uint64> ]

# Replacement value against which a regex replace is performed if the
# regular expression matches. Regex capture groups are available.
[ replacement: <string> | default = $1 ]

# Action to perform based on regex matching.
[ action: <relabel_action> | default = replace ]

其中action定义了当前relabel_config对Metadata标签的处理方式，默认的action行为为replace。 replace行为会根据regex的配置匹配source_labels标签的值（多个source_label的值会按照separator进行拼接），并且将匹配到的值写入到target_label当中，如果有多个匹配组，则可以使用${1}, ${2}确定写入的内容。如果没匹配到任何内容则不对target_label进行重写。

repalce操作允许用户根据Target的Metadata标签重写或者写入新的标签键值对，在多环境的场景下，可以帮助用户添加与环境相关的特征维度，从而可以更好的对数据进行聚合。

除了使用replace以外，还可以定义action的配置为labelmap。与replace不同的是，labelmap会根据regex的定义去匹配Target实例所有标签的名称，并且以匹配到的内容为新的标签名称，其值作为新标签的值。

例如，在监控Kubernetes下所有的主机节点时，为将这些节点上定义的标签写入到样本中时，可以使用如下relabel_config配置：

- job_name: 'kubernetes-nodes'
  kubernetes_sd_configs:
  - role: node
  relabel_configs:
  - action: labelmap
    regex: __meta_kubernetes_node_label_(.+)

而使用labelkeep或者labeldrop则可以对Target标签进行过滤，仅保留符合过滤条件的标签，例如：

relabel_configs:
  - regex: label_should_drop_(.+)
    action: labeldrop

该配置会使用regex匹配当前Target实例的所有标签，并将符合regex规则的标签从Target实例中移除。labelkeep正好相反，会移除那些不匹配regex定义的所有标签。

使用keep/drop过滤Target实例

例如，如果我们只希望采集数据中心dc1中的Node Exporter实例的样本数据，那么可以使用如下配置：

scrape_configs:
  - job_name: node_exporter
    consul_sd_configs:
      - server: localhost:8500
        services:
          - node_exporter
    relabel_configs:
    - source_labels:  ["__meta_consul_dc"]
      regex: "dc1"
      action: keep

当action设置为keep时，Prometheus会丢弃source_labels的值中没有匹配到regex正则表达式内容的Target实例，而当action设置为drop时，则会丢弃那些source_labels的值匹配到regex正则表达式内容的Target实例。可以简单理解为keep用于选择，而drop用于排除。

使用hashmod计算source_labels的Hash值

当relabel_config设置为hashmod时，Prometheus会根据modulus的值作为系数，计算source_labels值的hash值。例如：

scrape_configs
- job_name: 'file_ds'
  relabel_configs:
    - source_labels: [__address__]
      modulus:       4
      target_label:  tmp_hash
      action:        hashmod
  file_sd_configs:
  - files:
    - targets.json

根据当前Target实例__address__的值以4作为系数，这样每个Target实例都会包含一个新的标签tmp_hash，并且该值的范围在1~4之间，查看Target实例的标签信息，可以看到如下的结果，每一个Target实例都包含了一个新的tmp_hash值：

“Prometheus高可用”小节中，正是利用了Hashmod的能力在Target实例级别实现对采集任务的功能分区的:

scrape_configs:
  - job_name: some_job
    relabel_configs:
    - source_labels: [__address__]
      modulus:       4
      target_label:  __tmp_hash
      action:        hashmod
    - source_labels: [__tmp_hash]
      regex:         ^1$
      action:        keep

这里需要注意的是，如果relabel的操作只是为了产生一个临时变量，以作为下一个relabel操作的输入，那么我们可以使用__tmp作为标签名的前缀，通过该前缀定义的标签就不会写入到Target或者采集到的样本的标签中。