使用 Prometheus Pushgateway 實現無伺服器情境之效能監控

2026-04-09 09:00 PM

Prometheus 是目前雲端系統監控平台的首選，其架構採 Pull Mode 拉取模式，由監控服務主動向預先定義的目標端點抓取指標資料，不仰賴觀測對象推送資料。這種設計有不少好處：

在動態環境如 Kubernetes 中，實例會頻繁啟動與銷毀。拉取模式配合服務發現 (Service Discovery) 機制可自動取得最新目標列表開始抓取
主動抓取在監控對象出錯時(如連線逾時或錯誤)，可立即知道該目標離線或異常
抓取間隔 (Scrape Interval) 由 Prometheus 決定，忙不過來時可暫緩抓取，不像推送模式會被蜂湧而來的資料壓垮，而統一取樣頻率也有利於時序比對
目標端不需要知道監控服務 IP，不必開通向外連線，開發者可透過 /metrics 網址快速驗證功能，方便除錯

因此，上次用 Grafana + Prometheus 監測智慧插座用電量，我便是用 ASP.NET Core Minimal API 寫 Exporter 透過 /metrics 提供插座用電量。但若還到監測對象不是伺服器或微服務(例如：批次作業)，或資源有限不值得為了監控多跑 Web，或是被鎖在 NAT 後方不方便打洞讓 Prometheus 連進去，此時就須考慮改採 Push Mode。

Promethues 有個用 Go 開發的 Pushgateway 服務，允許監控對象主動呼叫 REST Web API 回報指標數據，再由其提供 /metrics 端點供 Prometheus 抓取，以此實現 Push Mode。但這個做法有缺點，像是若服務在推送資料後消失，數據將永遠留存直到手動刪除；數字長期未改變時，無法判定是數據相同還是服務掛點。故依官方建議，規劃系統時應優先考量 Pull Mode，Pushgateway 列為無法建立 /metrics 查詢端點時的次佳方案。

我實際做了一次演練，在 Debian 用 Docker 跑 Pushgateway 服務，在 Windows 跑 PowerShell 推送兩種模擬指標：比特幣/乙太幣即時價格，以及個人電腦的 CPU 及 RAM 使用率百分比。以下簡單筆記步驟：

使用 docker-compose.yml 跑 Pushgateway 容器：

services:
  pushgateway:
    container_name: pushgateway
    image: prom/pushgateway
    ports:
      - 9091:9091
    restart: unless-stopped

用以下 PowerShell 定期查詢 https://api.coingecko.com/api/v3/simple/price?ids=bitcoin,ethereum&vs_currencies=usd 取得比特幣與乙太幣最新價格，用 Get-CimInstance Win32_Processor 及 Get-CimInstance Win32_OperatingSystem 取得 CPU 使用率，參考官方文件呼叫 POST http://<pushgateway-ip>:9091/metrics/job/<job-name> 更新指標數字，程式碼如下：

$ErrorActionPreference = "Stop"
$pushgatewayUrl = "http://debian13:9091"

while ($true) {

    try {
    # 從 CoinGecko API 獲取比特幣和以太坊的價格
    Invoke-RestMethod -Uri "https://api.coingecko.com/api/v3/simple/price?ids=bitcoin,ethereum&vs_currencies=usd" | ForEach-Object {
        $bitcoin = $_.bitcoin.usd
        $ethereum = $_.ethereum.usd
    }
    $data = @"
# TYPE gauge
crypto_price{currency="bitcoin"} $bitcoin
crypto_price{currency="ethereum"} $ethereum

"@ # 結尾必須加上 \n
    $data = $data -replace "`r`n", "`n" # Pushgateway 不接受 \r\n
    Invoke-WebRequest -Uri "$pushgatewayUrl/metrics/job/cryptocurrency" -Method POST -Body $data -ContentType "text/plain" | Out-Null

    # 從 Windows Performance Counters 獲取 CPU 和 Memory 使用率
    $cpu = (Get-CimInstance Win32_Processor | Measure-Object -Property LoadPercentage -Average).Average
    $os = Get-CimInstance Win32_OperatingSystem
    $memory = (($os.TotalVisibleMemorySize - $os.FreePhysicalMemory) / $os.TotalVisibleMemorySize) * 100

    $data = @"
# TYPE gauge
user_cpu_percent $cpu
user_memory_percent $memory

"@
    $data = $data -replace "`r`n", "`n"
    Invoke-WebRequest -Uri "$pushgatewayUrl/metrics/job/pc_resource" -Method POST -Body $data -ContentType "text/plain" | Out-Null
    Write-Host "$(Get-Date -Format "HH:mm:ss") Updated metrics: CPU $cpu%, Memory $memory%, Bitcoin $bitcoin USD, Ethereum $ethereum USD"
}
catch {
    Write-Host "Failed to update metrics: $_"
}
    Start-Sleep -Seconds 15
}

執行上述腳本，程式會每隔 15 秒更新一次數字，而 http://<pushgateway-ip>:9091/metrics 可查到更新結果，確認指數資料有正確寫入：

下一步是在 prometheus.yml 加入這兩組指標：

global:
  scrape_interval: 15s #Scrape interval to every 15 seconds.
  evaluation_interval: 15s #Evaluate rules every 15 seconds.

scrape_configs:
  - job_name: "pc_resource"
    honor_labels: true # CRITICAL: Prevents Prometheus from overwriting your custom labels
    static_configs:
      - targets: ["localhost:9091"]

  - job_name: "cryptocurrency"
    honor_labels: true
    static_configs: