容器监控实践—node-exporter

摘要：比如定义了基础的数据类型以及对应的方法收集事件次数等单调递增的数据收集当前的状态，比如数据库连接数收集随机正态分布数据，比如响应延迟收集随机正态分布数据，和是类似的库的详细解析可以参考本文为容器监控实践系列文章，完整内容见

Prometheus从2016年加入CNCF，到2018年8月毕业，现在已经成为Kubernetes的官方监控方案，接下来的几篇文章将详细解读Promethues(2.x)

Prometheus可以从Kubernetes集群的各个组件中采集数据，比如kubelet中自带的cadvisor，api-server等，而node-export就是其中一种来源

Exporter是Prometheus的一类数据采集组件的总称。它负责从目标处搜集数据，并将其转化为Prometheus支持的格式。与传统的数据采集组件不同的是，它并不向中央服务器发送数据，而是等待中央服务器主动前来抓取，默认的抓取地址为http://CURRENT_IP:9100/metrics

node-exporter用于采集服务器层面的运行指标，包括机器的loadavg、filesystem、meminfo等基础监控，类似于传统主机监控维度的zabbix-agent

node-export由prometheus官方提供、维护，不会捆绑安装，但基本上是必备的exporter

node-exporter用于提供*NIX内核的硬件以及系统指标。

如果是windows系统，可以使用WMI exporter

如果是采集NVIDIA的GPU指标，可以使用prometheus-dcgm

根据不同的*NIX操作系统，node-exporter采集指标的支持也是不一样的，如：

diskstats 支持 Darwin, Linux

cpu 支持Darwin, Dragonfly, FreeBSD, Linux, Solaris等，

详细信息参考：node_exporter

我们可以使用 --collectors.enabled参数指定node_exporter收集的功能模块,或者用--no-collector指定不需要的模块，如果不指定，将使用默认配置。

二进制部署：

下载地址：从https://github.com/prometheus...

解压文件：tar -xvzf **.tar.gz

开始运行：./node_exporter

./node_exporter -h 查看帮助

usage: node_exporter []

Flags:
  -h, --help
  --collector.diskstats.ignored-devices
  --collector.filesystem.ignored-mount-points
  --collector.filesystem.ignored-fs-types      
  --collector.netdev.ignored-devices      
  --collector.netstat.fields      
  --collector.ntp.server="127.0.0.1"
  .....

./node_exporter运行后，可以访问http://${IP}:9100/metrics，就会展示对应的指标列表

Docker安装：

docker run -d 
  --net="host" 
  --pid="host" 
  -v "/:/host:ro,rslave" 
  quay.io/prometheus/node-exporter 
  --path.rootfs /host

k8s中安装：

node-exporter.yaml文件：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  annotations:
    prometheus.io/scrape: "true"
  labels:
    app: node-exporter
    name: node-exporter
  name: node-exporter
spec:
  clusterIP: None
  ports:
  - name: scrape
    port: 9100
    protocol: TCP
  selector:
    app: node-exporter
  type: ClusterIP
----
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: node-exporter
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-exporter
      name: node-exporter
    spec:
      containers:
      - image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/tryk8s/node-exporter:latest
        name: node-exporter
        ports:
        - containerPort: 9100
          hostPort: 9100
          name: scrape
      hostNetwork: true
      hostPID: true

kubectl create -f node-exporter.yaml

得到一个daemonset和一个service对象，部署后，为了能够让Prometheus能够从当前node exporter获取到监控数据，这里需要修改Prometheus配置文件。编辑prometheus.yml并在scrape_configs节点下添加以下内容:

scrape_configs:
  # 采集node exporter监控数据
  - job_name: "node"
    static_configs:
      - targets: ["localhost:9100"]

也可以使用prometheus.io/scrape: "true"标识来自动获取service的metric接口

- source_labels: [__meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_scrape]

配置完成后，重启prometheus就能看到对应的指标

查看指标：

直接查看：

如果是二进制或者docker部署，部署成功后可以访问：http://${IP}:9100/metrics

会输出下面格式的内容，包含了node-exporter暴露的所有指标：

# HELP go_gc_duration_seconds A summary of the GC invocation durations.
# TYPE go_gc_duration_seconds summary
go_gc_duration_seconds{quantile="0"} 6.1872e-05
go_gc_duration_seconds{quantile="0.25"} 0.000119463
go_gc_duration_seconds{quantile="0.5"} 0.000151156
go_gc_duration_seconds{quantile="0.75"} 0.000198764
go_gc_duration_seconds{quantile="1"} 0.009889647
go_gc_duration_seconds_sum 0.257232201
go_gc_duration_seconds_count 1187

# HELP node_cpu Seconds the cpus spent in each mode.
# TYPE node_cpu counter
node_cpu{cpu="cpu0",mode="guest"} 0
node_cpu{cpu="cpu0",mode="guest_nice"} 0
node_cpu{cpu="cpu0",mode="idle"} 68859.19
node_cpu{cpu="cpu0",mode="iowait"} 167.22
node_cpu{cpu="cpu0",mode="irq"} 0
node_cpu{cpu="cpu0",mode="nice"} 19.92
node_cpu{cpu="cpu0",mode="softirq"} 17.05
node_cpu{cpu="cpu0",mode="steal"} 28.1

Prometheus查看：

类似go_gc_duration_seconds和node_cpu就是metric的名称，如果使用了Prometheus,则可以在http://${IP}:9090/页面的指标中搜索到以上的指标：

常用指标类型有：

node_cpu：系统CPU使用量
node_disk*：磁盘IO
node_filesystem*：文件系统用量
node_load1：系统负载
node_memeory*：内存使用量
node_network*：网络带宽
node_time：当前系统时间
go_*：node exporter中go相关指标
process_*：node exporter自身进程相关运行指标

Grafana查看：

Prometheus虽然自带了web页面，但一般会和更专业的Grafana配套做指标的可视化，Grafana有很多模板，用于更友好地展示出指标的情况，如Node Exporter for Prometheus

在grafana中配置好变量、导入模板就会有上图的效果。

node-exporter是Prometheus官方推荐的exporter，类似的还有

HAProxy exporter

Collectd exporter

SNMP exporter

MySQL server exporter

....

官方推荐的都会在https://github.com/prometheus下，在exporter推荐页，也会有很多第三方的exporter，由个人或者组织开发上传，如果有自定义的采集需求，可以自己编写exporter，具体的案例可以参考后续的[自定义Exporter]文章

版本问题

因为node_exporter是比较老的组件，有一些最佳实践并没有merge进去，比如符合Prometheus命名规范(https://prometheus.io/docs/pr...，目前(2019.1)最新版本为0.17

一些指标名字的变化（详细比对）

* node_cpu ->  node_cpu_seconds_total
* node_memory_MemTotal -> node_memory_MemTotal_bytes
* node_memory_MemFree -> node_memory_MemFree_bytes
* node_filesystem_avail -> node_filesystem_avail_bytes
* node_filesystem_size -> node_filesystem_size_bytes
* node_disk_io_time_ms -> node_disk_io_time_seconds_total
* node_disk_reads_completed -> node_disk_reads_completed_total
* node_disk_sectors_written -> node_disk_written_bytes_total
* node_time -> node_time_seconds
* node_boot_time -> node_boot_time_seconds
* node_intr -> node_intr_total

解决版本问题的方法有两种：

一是在机器上启动两个版本的node-exporter，都让prometheus去采集。

二是使用指标转换器,他会将旧指标名称转换为新指标

对于grafana的展示，可以找同时支持两套指标的dashboard模板

Collector

node-exporter的主函数：

// Package collector includes all individual collectors to gather and export system metrics.
package collector

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"

    "github.com/prometheus/client_golang/prometheus"
    "github.com/prometheus/common/log"
    "gopkg.in/alecthomas/kingpin.v2"
)

// Namespace defines the common namespace to be used by all metrics.
const namespace = "node"

可以看到exporter的实现需要引入github.com/prometheus/client_golang/prometheus库，client_golang是prometheus的官方go库，既可以用于集成现有应用，也可以作为连接Prometheus HTTP API的基础库。

比如定义了基础的数据类型以及对应的方法：

Counter：收集事件次数等单调递增的数据
Gauge：收集当前的状态，比如数据库连接数
Histogram：收集随机正态分布数据，比如响应延迟
Summary：收集随机正态分布数据，和 Histogram 是类似的

switch metricType {
        case dto.MetricType_COUNTER:
            valType = prometheus.CounterValue
            val = metric.Counter.GetValue()

        case dto.MetricType_GAUGE:
            valType = prometheus.GaugeValue
            val = metric.Gauge.GetValue()

        case dto.MetricType_UNTYPED:
            valType = prometheus.UntypedValue
            val = metric.Untyped.GetValue()

client_golang库的详细解析可以参考：theory-source-code

本文为容器监控实践系列文章，完整内容见：container-monitor-book