使用 Redis 或 Memcached 优化 Grafana 热点查询缓存

本文档整理了如何在 Grafana 中使用 Redis 或 Memcached 作为外部缓存后端，以优化热点查询（如 30 天 CPU 峰值）的性能。

1. 使用 Redis 作为缓存

1.1 安装和配置 Redis

• 安装 Redis：在服务器上安装 Redis（如 sudo apt-get install redis-server）或使用 Docker：

  docker run -d --name redis -p 6379:6379 redis

• 验证连接：确保 Grafana 服务器可以连接到 Redis（检查 IP、端口和防火墙）。

1.2 修改 Grafana 配置文件

1. 编辑 /etc/grafana/grafana.ini，配置 [caching] 部分：

   [caching]
   enabled = true
   type = redis
   connection_string = redis://<redis-host>:6379

   • 如果 Redis 有密码或特定数据库：

     connection_string = redis://:<password>@<redis-host>:6379/<db-number>

     示例：redis://:[email protected]:6379/0

2. 可选配置：

   cache_ttl = 3600 ; 缓存 1 小时
   max_size = 100 ; 限制缓存为 100MB

1.3 重启 Grafana

sudo systemctl restart grafana-server

或 Docker：

docker restart <grafana-container-name>

1.4 验证缓存

• 检查 Grafana 日志（/var/log/grafana/grafana.log）确认 Redis 连接。
• 监控缓存命中率：使用 Grafana 指标（如 grafana_cache_hits_total）。

1.5 注意事项

• 缓存范围：适用于查询结果、仪表板元数据等。
• 性能：确保 Redis 有足够内存和高可用性。
• 安全性：建议启用 TLS 或密码保护。

2. 使用 Memcached 作为缓存

2.1 安装和配置 Memcached

• 安装 Memcached：在服务器上安装（如 sudo apt-get install memcached）或使用 Docker：

  docker run -d --name memcached -p 11211:11211 memcached

• 验证连接：确保 Grafana 可访问 Memcached（默认端口 11211）。

2.2 修改 Grafana 配置文件

1. 编辑 grafana.ini，配置 [caching] 部分：

   [caching]
   enabled = true
   type = memcached
   connection_string = <memcached-host>:11211

   • 多实例用逗号分隔：

     connection_string = 192.168.1.100:11211,192.168.1.101:11211

2. 可选配置：

   cache_ttl = 3600 ; 缓存 1 小时
   max_size = 100 ; 限制缓存为 100MB

2.3 重启 Grafana

sudo systemctl restart grafana-server

或 Docker：

docker restart <grafana-container-name>

2.4 验证缓存

• 检查 Grafana 日志确认 Memcached 连接。
• 监控缓存命中率（grafana_cache_hits_total）。

2.5 注意事项

• 限制：Memcached 无持久化，重启丢失数据。
• 性能：适合轻量级缓存，内存效率高。
• 安全性：通过防火墙限制访问。

3. 优化热点查询缓存

• 识别热点查询：通过 Grafana 日志或 Prometheus 指标（如 prometheus_engine_query_duration_seconds）识别高频查询。
• 调整 TTL：根据查询更新频率设置 TTL（如 24 小时）。
• 预计算查询：结合 Prometheus Recording Rules 预计算复杂查询（如 max_over_time）。
• 分层缓存：结合数据源缓存（如 Thanos Querier）形成多级缓存。

4. Redis vs. Memcached

• Redis：
  • 优点：支持持久化、丰富数据结构、支持集群。
  • 缺点：配置复杂，资源占用较高。
  • 推荐场景：复杂查询、长期缓存。
• Memcached：
  • 优点：简单轻量，内存效率高。
  • 缺点：无持久化，功能单一。
  • 推荐场景：临时热点查询缓存。

5. 验证和监控

• 验证缓存：
  • 使用 Grafana “Inspect” 检查查询响应时间。
  • 检查 Redis（INFO STATS）或 Memcached（stats）命中率。
• 监控性能：
  • 使用 redis_exporter 或 memcached_exporter 监控。
  • 在 Grafana 创建仪表板，监控命中率、内存和延迟。

6. 示例：缓存 30 天 CPU 峰值查询

查询：

max_over_time(rate(node_cpu_seconds_total[5m])[30d:1h])

配置 Redis：

[caching]
enabled = true
type = redis
connection_string = redis://192.168.1.100:6379
cache_ttl = 86400 ; 缓存 24 小时

验证：检查 Redis 缓存键（KEYS *）或 Grafana 日志。

7. 注意事项

• 缓存失效：定期清理过期键，Redis 支持自动过期，Memcached 依赖 LRU。
• 数据一致性：热点查询适合较长 TTL，实时查询需降低 TTL。
• 资源规划：分配足够内存（建议从 1GB 开始）。