1. 摘要

本文介绍Prometheus的Exporter组件的作用，原理，已经使用该组件对主机，MySQL,Redis等实施监控的实践。

2. Exporter原理

Prometheus 已经成为云原生应用监控行业的标准，在很多流行的监控系统中都已经实现了 Prometheus的监控接口，例如 etcd、Kubernetes、CoreDNS等，它们可以直接被Prometheus监控，但大多数监控对象都没办法直接提供监控接口，主要原因有：
（1）很多系统在Prometheus诞生前的很多年就已发布，例如MySQL、Redis等；
（2）它们本身不支持 HTTP 接口，例如对于硬件性能指标，操作系统并没有原生的HTTP接口可以获取；
（3）考虑到安全性、稳定性及代码耦合等因素的影响，软件作者并不愿意将监控代码加入现有代码中。
这些都导致无法通过一个规范解决所有监控问题。在此背景之下，Exporter 应运而生。Exporter 是一个采集监控数据并通过 Prometheus 监控规范对外提供数据的组件。除了官方实现的Exporter如Node Exporter、HAProxy Exporter、MySQLserver Exporter，还有很多第三方实现如Redis Exporter和RabbitMQ Exporter等。

2.1 Exporter分类

2.1.1 社区提供的

• 例如，Node Exporter、MySQL Exporter、RabbitMQ exporter、 HAProxy exporter (official)、 Consul exporter (official、 Redis exporter等。

• 更多支持exporter详情参考：https://prometheus.io/docs/instrumenting/exporters/

2.1.2 用户自定义的

• 用户还可以基于Prometheus提供的Client Library创建自己的Exporter程序。
• Go（https://github.com/prometheus/client_golang）
• Java（https://github.com/prometheus/client_java）
• Python（https://github.com/prometheus/client_python）；

2.2 Exporter获取监控数据的方式

Exporter 主要通过被监控对象提供的监控相关的接口获取监控数据，主要有如下几种方式：
（1）HTTP/HTTPS方式。例如 RabbitMQ exporter通过 RabbitMQ的 HTTPS接口获取监控数据。
（2）TCP方式。例如Redis exporter通过Redis提供的系统监控相关命令获取监控指标，MySQL server exporter通过MySQL开放的监控相关的表获取监控指标。
（3）本地文件方式。例如Node exporter通过读取proc文件系统下的文件，计算得出整个操作系统的状态。
（4）标准协议方式。

2.3 Exporter规范

Prometheus 在面对众多繁杂的监控对象时并没有采用逐一适配的方式，而是制定了一套独特的监控数据规范，符合这套规范的监控数据都可以被Prometheus统一采集、分析和展现。

所有的Exporter程序都需要按照Prometheus的规范，返回监控的样本数据。以Node Exporter为例，当访问/metrics地址时会返回以下内容：

# HELP node_cpu Seconds the cpus spent in each mode.
# TYPE node_cpu counter
node_cpu{cpu="cpu0",mode="idle"} 362812.7890625
# HELP node_load1 1m load average.
# TYPE node_load1 gauge
node_load1 3.0703125

Exporter返回的样本数据，主要由三个部分组成：样本的一般注释信息（HELP），样本的类型注释信息（TYPE）和样本。Prometheus会对Exporter响应的内容逐行解析：

如果当前行以# HELP开始，Prometheus将会按照以下规则对内容进行解析，得到当前的指标名称以及相应的说明信息：# HELP <metrics_name> <doc_string>
如果当前行以# TYPE开始，Prometheus会按照以下规则对内容进行解析，得到当前的指标名称以及指标类型: # TYPE <metrics_name> <metrics_type>
除了# 开头的所有行都会被视为是监控样本数据。 每一行样本需要满足以下格式规范:

metric_name [
  "{" label_name "=" `"` label_value `"` { "," label_name "=" `"` label_value `"` } [ "," ] "}"
] value [ timestamp ]

2.3.1 GO自定义Exporter

详见：https://github.com/prometheus/client_golang/blob/master/examples/random/main.go

• 定义指标

rpcDurations = prometheus.NewSummaryVec(
    prometheus.SummaryOpts{
        Name:       "rpc_durations_seconds",
        Help:       "RPC latency distributions.",
        Objectives: map[float64]float64{0.5: 0.05, 0.9: 0.01, 0.99: 0.001},
    },
    []string{"service"},
)

• 注册指标:prometheus.MustRegister(rpcDurations)

• 记录监控样本数据

go func() {
    for {
        v := rand.Float64() * *uniformDomain
        rpcDurations.WithLabelValues("uniform").Observe(v)
        time.Sleep(time.Duration(100*oscillationFactor()) * time.Millisecond)
    }
}()

• 暴露接口

http.Handle("/metrics", promhttp.HandlerFor(
    prometheus.DefaultGatherer,
    promhttp.HandlerOpts{
        // Opt into OpenMetrics to support exemplars.
        EnableOpenMetrics: true,
    },
))
log.Fatal(http.ListenAndServe(*addr, nil))

• 观察监控指标

# HELP rpc_durations_seconds RPC latency distributions.
# TYPE rpc_durations_seconds summary
rpc_durations_seconds{service="uniform",quantile="0.5"} 4.2852774516474985e-05
rpc_durations_seconds{service="uniform",quantile="0.9"} 0.00012093205759592392
rpc_durations_seconds{service="uniform",quantile="0.99"} 0.00012093205759592392
rpc_durations_seconds_sum{service="uniform"} 0.0002537090545263203
rpc_durations_seconds_count{service="uniform"} 4

3. 集成主机节点监控-Node Exporter[已测试]

3.1 Node Exporter 安装及运行

在一台Ubuntu Linux 机器上安装并运行 Node Exporter。

V1.1.2版本下载地址：https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v1.1.2/node_exporter-1.1.2.linux-amd64.tar.gz

下载并解压。Linux wget下载不成功的话，可以浏览器直接下载后存放上去。

cd /home/datadisk
wget https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v1.1.2/node_exporter-1.1.2.linux-amd64.tar.gz

tar zxvf node_exporter-1.1.2.linux-amd64.tar.gz

进入 node_exporter-1.1.2.linux-amd64 文件夹，后台启动node_exporter：

nohup ./node_exporter &

请确认默认的9100端口是否在安全组中打开，采用psping可测试。

3.2 Prometheus 配置

在 prometheus.yml 中配置 node_exporter 的metrics 端点，内容如下：

global:
  scrape_interval: 5s
  evaluation_interval: 5s
  scrape_timeout: 5s

scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    static_configs:
    - targets: ['localhost:9090']
  - job_name: 'huige_test'
    static_configs:
    - targets: ['114.67.107.227:9100']    #ip需要改为自己的IP

启动 prometheus：

docker run -d -p 9090:9090 --name prometheus2021 -v /root/arta/NODE0/prometheus_monitor/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml -v /root/arta/NODE0/prometheus_monitor/data:/prometheus prom/prometheus

访问 http://114.67.87.227:9090/targets#job-huige_node_test发现已经出现了 target “huige_node_test” ，并且为UP状态。

4. 集成Mysql服务器性能监控- mysqld_exporter[已测试]

4.1 Node Exporter 安装及运行

(1) V-0.12.1版本下载地址：
https://github.com/prometheus/mysqld_exporter/releases/download/v0.12.1/mysqld_exporter-0.12.1.linux-amd64.tar.gz

下载并解压。Linux wget下载不成功的话，可以浏览器直接下载后存放上去。

cd /home/datadisk
wget https://github.com/prometheus/mysqld_exporter/releases/download/v0.12.1/mysqld_exporter-0.12.1.linux-amd64.tar.gz
tar zxvf mysqld_exporter-0.12.1.linux-amd64.tar.gz

(2) 分配mysqld_exporter访问MySQL数据库的账号和权限
mysqld_exporter需要连接到Mysql，所以需要Mysql的权限，我们先为它创建用户并赋予所需的权限，密码自行修改。

mysql> GRANT REPLICATION CLIENT, PROCESS ON *.* TO 'prometheus'@'localhost' identified by 'prometheus2021';
mysql> GRANT SELECT ON performance_schema.* TO 'prometheus'@'localhost';
mysql> FLUSH PRIVILEGES;

（3）启动 mysqld_exporter
进入 mysqld_exporter-0.12.1.linux-amd64 文件夹
新增并编辑配置文件.my.cnf

[client]
user=prometheus
password=prometheus2021

后台启动程序, 默认监听9104端口，要netstat确保端口未被占用。开启后，记得安全组或者防火墙打开9104端口。

nohup ./mysqld_exporter --config.my-cnf=".my.cnf"   &

4.2 Prometheus 配置更新

在 prometheus.yml 中配置 node_exporter 的metrics 端点，内容如下：

global:
  scrape_interval: 5s
  evaluation_interval: 5s
  scrape_timeout: 5s

scrape_configs:
  - job_name: 'prometheus'
    static_configs:
    - targets: ['localhost:9090']
  - job_name: 'huige_test'
    static_configs:
    - targets: ['114.67.107.227:9100']    #ip需要改为自己的IP
  - job_name: 'huige_mysql_test'
    static_configs:
    - targets: ['114.67.87.227:9104']   #ip需要改为自己的IP

重新启动 prometheus：

docker restart prometheus2021

访问 http://114.67.87.226:9090/targets#job-huige_mysql_test发现已经出现了 target “job-huige_mysql_test” ，并且为UP状态。

5. 集成REDIS监控- redis_exporter

1、下载 redis exporter

// 下载地址：https://github.com/oliver006/redis_exporter/releases
# ls redis_exporter-v1.0.0.linux-amd64.tar.gz 
redis_exporter-v1.0.0.linux-amd64.tar.gz
# tar xvf redis_exporter-v1.0.0.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/

2、配置 redis_exporter
2.1 添加账号授权给 redis exporter，以便 redis_exporter 能够连接到 redis server

2.2 配置 redis_exporter service 文件

# vim /etc/systemd/system/redis_exporter.service
[Unit]
Description=redis_exporter
After=network.target

[Service]
Restart=on-failure
ExecStart=/usr/local/redis_exporter-v1.0.0.linux-amd64/redis_exporter -redis.addr 192.168.22.33:6379 -redis.password 123456

[Install]
WantedBy=multi-user.target

# systemctl daemon-reload
# systemctl start redis_exporter
# systemctl status redis_exporter

-redis.addr 192.168.22.33:6379 -redis.password 123456 --> 配置 redis 连接信息

3、 查看采集到的数据

image

4、添加 prometheus 监控

# vim prometheus.yml
  - file_sd_configs:
    - files:
      - 'configs/redis.yml'
    job_name: Redis
    metrics_path: /metrics
    relabel_configs:
    - source_labels: [__address__]
      regex: (.*)
      target_label: instance
      replacement: $1
    - source_labels: [__address__]
      regex: (.*)
      target_label: __address__
      replacement: $1:9121

# vim configs/redis.yml
- labels:
    service: redis_192.168.22.33
  targets:
  - 192.168.22.11

其他更多exporter配置，参考官网https://prometheus.io/docs/instrumenting/exporters/

6. 参考

(1)Prometheus系列--Exporter原理
https://zhuanlan.zhihu.com/p/273229856
(2)Prometheus 集成 Node Exporter
https://zhuanlan.zhihu.com/p/78290435
(3) Prometheus Exporter 监控 Redis[K8S]
https://zhuanlan.zhihu.com/p/70091205
Prometheus 监控 Redis
https://www.jianshu.com/p/fffaaff05001
(4) 第04期：Prometheus 数据采集（三）
https://zhuanlan.zhihu.com/p/166557763
(5) Prometheus + Granafa 构建高大上的MySQL监控平台【MySQL主备】
https://didispace-wx.blog.csdn.net/article/details/111828879
使用Prometheus和Grafana监控Mysql服务器性能
https://segmentfault.com/a/1190000007040144
(6) 官网各种exporters列表
https://prometheus.io/docs/instrumenting/exporters/