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forecast-operational-metrics

pjt222
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について

このスキルは、Prophetまたはstatsmodelsを使用してCPUやメモリなどのインフラストラクチャおよびアプリケーションメトリクスを予測し、キャパシティプランニングとコスト最適化を実現します。Grafanaでの予測可視化や、予測されるリソース枯渇に対するアラート設定が可能です。ハードウェア調達の計画立案、クラウド支出の最適化、または予測負荷に基づいたプロアクティブなスケーリングポリシーの確立時にご利用ください。

クイックインストール

Claude Code

推奨
メイン
npx skills add pjt222/agent-almanac -a claude-code
プラグインコマンド代替
/plugin add https://github.com/pjt222/agent-almanac
Git クローン代替
git clone https://github.com/pjt222/agent-almanac.git ~/.claude/skills/forecast-operational-metrics

このコマンドをClaude Codeにコピー&ペーストしてスキルをインストールします

ドキュメント

預運指

用 Prophet 或 statsmodels 預基設與應指以謀容、優費、主擴。

詳見 Extended Examples 全配置與模板。

用時

  • 須預基設容需(CPU、記憶、盤、網)
  • 為下季謀硬/雲資購
  • 欲預費勢以優雲支
  • 須按預載設主擴策
  • 為事預用戶流
  • 為備謀預庫儲長
  • 為速限配估 API 用

  • 必要:歷時序指(最少三至十二月)
  • 必要:指類(CPU、記、請/秒、費等)
  • 必要:預程(日、週、或月前)
  • 可選:知未來事(部署、市宣、假)
  • 可選:季信(日、週、年模)
  • 可選:外回歸(如市支、用戶註)

第一步:設環並載數

裝預庫並備時序數。

# Create virtual environment
python -m venv venv
source venv/bin/activate

# Install forecasting libraries
pip install prophet statsmodels pandas numpy
pip install plotly matplotlib seaborn
pip install prometheus-api-client influxdb-client
pip install grafana-api

以 MetricsLoader 載並備數:

# forecasting/data_loader.py (abbreviated)
import pandas as pd
from datetime import datetime, timedelta

class MetricsLoader:
    def load_from_prometheus(self, query: str, lookback_days: int = 90, step: str = "1h"):
        """Load historical metrics from Prometheus."""
        # ... implementation (see EXAMPLES.md for complete code)

    def resample_and_aggregate(self, df: pd.DataFrame, freq: str = "1H"):
        """Resample time series to regular intervals."""
        # ... implementation (see EXAMPLES.md)

# Example usage
loader = MetricsLoader(prometheus_url="http://prometheus:9090")
df = loader.load_from_prometheus(
    query='avg(rate(container_cpu_usage_seconds_total[5m]))',
    lookback_days=90,
)
df_daily = loader.resample_and_aggregate(df, freq="1D")

EXAMPLES.md Step 1 全 MetricsLoader。

得: 時序數以正隔載,缺值填,可預。

敗則: 若數有隙,用前填或插值;確回看期有足數(薦 90+ 日);驗時戳時區一致;察可歪預之異(>5 sigma)。

第二步:施 Prophet 預

用 Facebook Prophet 作自動季察與預。

# forecasting/prophet_forecaster.py (abbreviated)
from prophet import Prophet

class ProphetForecaster:
    def __init__(self, growth: str = "linear", seasonality_mode: str = "multiplicative"):
        self.growth = growth
        self.prophet_params = {
            "growth": growth,
            "seasonality_mode": seasonality_mode,
            # ... additional parameters (see EXAMPLES.md)
        }

    def fit(self, df: pd.DataFrame, regressors=None, holidays=None):
        """Train Prophet model on historical data."""
        # ... implementation (see EXAMPLES.md)

    def forecast(self, periods: int, freq: str = "D"):
        """Generate forecast for future periods."""
        # ... implementation (see EXAMPLES.md)

# Example usage
forecaster = ProphetForecaster(growth="linear", seasonality_mode="multiplicative")
forecaster.fit(df_daily)
forecast = forecaster.forecast(periods=30, freq="D")
forecaster.plot_forecast(forecast, save_path="results/cpu_forecast.png")

EXAMPLES.md Step 2 全 ProphetForecaster。

得: 三十日以上預附可信區,季模於部圖捕,交叉驗證 MAPE < 15%。

敗則: 若預不實,試異長模(線對邏);若缺季,調 seasonality_mode;若準差(<70% MAPE),加更多史數或外回歸;察數質。

第三步:施 ARIMA/SARIMAX 預(替)

用 statsmodels 作傳時序預。

# forecasting/arima_forecaster.py (abbreviated)
from statsmodels.tsa.statespace.sarimax import SARIMAX

class ARIMAForecaster:
    def __init__(self, order: tuple = (1, 1, 1), seasonal_order: tuple = (1, 1, 1, 7)):
        self.order = order
        self.seasonal_order = seasonal_order

    def fit(self, df: pd.DataFrame, exog=None):
        """Train SARIMAX model."""
        series = df.set_index("timestamp")["value"]
        self.model = SARIMAX(series, exog=exog, order=self.order, seasonal_order=self.seasonal_order)
        self.fitted_model = self.model.fit(disp=False)
        # ... implementation (see EXAMPLES.md)

    def forecast(self, steps: int, exog_future=None):
        """Generate forecast for future periods."""
        # ... implementation (see EXAMPLES.md)

# Auto-select parameters
best_order, best_seasonal = auto_arima(series, seasonal=True)
forecaster = ARIMAForecaster(order=best_order, seasonal_order=best_seasonal)
forecaster.fit(df_hourly)
forecast = forecaster.forecast(steps=168)  # 7 days

EXAMPLES.md Step 3 全 ARIMAForecaster 與 auto_arima。

得: ARIMA 模以最佳參擬,預生附可信區,診圖示殘為白噪。

敗則: 若模不收斂,簡參(減 p、q、P、Q);若預勢誤,察差分階(d、D);若殘非白噪,加更多 AR/MA 項;確序長 >2x 季期。

第四步:識容閾與警

析預以測資何時竭。

# forecasting/capacity_planning.py (abbreviated)
from datetime import datetime

class CapacityPlanner:
    def __init__(self, capacity_limit: float, warning_threshold: float = 0.8):
        self.capacity_limit = capacity_limit
        self.warning_threshold = warning_threshold

    def find_exhaustion_date(self, forecast: pd.DataFrame):
        """Find when forecast exceeds capacity limit."""
        exceeded = forecast[forecast["yhat"] >= self.capacity_limit]
        # ... implementation (see EXAMPLES.md)

    def generate_capacity_report(self, forecast: pd.DataFrame):
        """Generate comprehensive capacity planning report."""
        # ... implementation (see EXAMPLES.md)

# Example usage
planner = CapacityPlanner(capacity_limit=1000, warning_threshold=0.8)
report = planner.generate_capacity_report(forecast)
print(f"Warning Date: {report['warning_date']}")
print(f"Exhaustion Date: {report['exhaustion_date']}")
recommendation = planner.recommend_scaling_action(report)

EXAMPLES.md Step 4 全 CapacityPlanner。

得: 報示容限何時達,薦附急級,長率算。

敗則: 若竭日不實,驗 capacity_limit 正;若長率過高,察史數異;於熟系考非線長模。

第五步:於 Grafana 視預

推預數至 Grafana 供實時監。

# forecasting/grafana_integration.py (abbreviated)
import requests

class GrafanaForecaster:
    def __init__(self, grafana_url: str, api_key: str, dashboard_uid: str = None):
        self.grafana_url = grafana_url.rstrip("/")
        self.api_key = api_key
        self.dashboard_uid = dashboard_uid

    def create_annotation(self, text: str, tags: list, time: datetime = None):
        """Create annotation in Grafana for forecast events."""
        # ... implementation (see EXAMPLES.md)

    def create_capacity_alert_annotation(self, capacity_report: dict):
        """Create Grafana annotation for capacity warnings."""
        # ... implementation (see EXAMPLES.md)

# Export to CSV for Grafana datasource
def export_forecast_to_csv(forecast: pd.DataFrame, output_path: str):
    """Export forecast in format compatible with Grafana CSV datasource."""
    # ... implementation (see EXAMPLES.md)

# Example usage
grafana = GrafanaForecaster(
    grafana_url="http://grafana:3000",
    api_key="YOUR_API_KEY",
    dashboard_uid="your-dashboard-uid",
)
grafana.create_capacity_alert_annotation(report)
export_forecast_to_csv(forecast, "grafana/forecasts/cpu_forecast.csv")

EXAMPLES.md Step 5 全 GrafanaForecaster。

得: 預注現於 Grafana 面板,容警為豎標,預數可經 CSV 源達。

敗則: 驗 Grafana API 鑰有正權;察面板 UID 正;確時戳於注為毫秒;接前以 curl 試 API。

第六步:自動預生

設定時業常規生預。

# forecasting/scheduler.py (abbreviated)
import schedule
import time

def generate_daily_forecast():
    """Generate forecast for all monitored metrics."""
    logger.info("Starting daily forecast generation")

    metrics_config = [
        {"name": "cpu_usage", "query": "...", "capacity_limit": 0.8, "forecast_days": 30},
        {"name": "memory_usage", "query": "...", "capacity_limit": 32, "forecast_days": 30},
        {"name": "disk_usage", "query": "...", "capacity_limit": 500, "forecast_days": 90},
    ]

    loader = MetricsLoader(prometheus_url="http://prometheus:9090")

    for metric_config in metrics_config:
        df = loader.load_from_prometheus(query=metric_config["query"], lookback_days=90)
        forecaster = ProphetForecaster()
        forecaster.fit(df)
        forecast = forecaster.forecast(periods=metric_config["forecast_days"])

        planner = CapacityPlanner(capacity_limit=metric_config["capacity_limit"])
        report = planner.generate_capacity_report(forecast)

        export_forecast_to_csv(forecast, f"grafana/forecasts/{metric_config['name']}_forecast.csv")
        # ... (see EXAMPLES.md for complete implementation)

# Schedule daily at 2 AM
schedule.every().day.at("02:00").do(generate_daily_forecast)

while True:
    schedule.run_pending()
    time.sleep(60)

EXAMPLES.md Step 6 全調度。

得: 諸指預日生,容報記,CSV 出供 Grafana,重容警發。

敗則: 驗調度程續運(用 systemd/supervisor);察 Prometheus 通;確預出盤空足;於暫敗施重試邏;於調度本設監。

  • 史數載附 90+ 日連指
  • Prophet 預於部圖捕日/週季
  • 預可信區驗時含 85-95% 實值
  • 於知景容竭日算正
  • ARIMA 殘於診圖現如白噪
  • Grafana 注現於預警/竭日
  • 自動預日運無手涉
  • 驗集預準(MAPE)< 15%

  • 史數不足:可靠季察需三至十二月;勿以 <60 日預
  • 略知事:假、部署、市宣歪預;加為外回歸或假
  • 長程預過信:30-90 日後準衰;為向導,非確預
  • 靜容限:基設隨時易;加資時更 capacity_limit
  • 異值預:訓數之異傳入預;清數或用穩法
  • 不更模:系改後預陳;週訓或於大架改後重訓
  • 略可信區:點預誤導;恆用下/上界供謀
  • 誤季期:時數用日、日數用週;失配致差預

  • detect-anomalies-aiops - 異察補預以主監
  • plan-capacity - 基設容謀流
  • build-grafana-dashboards - 視預與容勢

GitHub リポジトリ

pjt222/agent-almanac
パス: i18n/wenyan/skills/forecast-operational-metrics
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