prometheus client_java实现进程的CPU、内存、IO、流量的可观测

news2024/12/23 9:24:00

文章目录

    • 1、获取进程信息的方法
      • 1.1、通过读取/proc目录获取进程相关信息
      • 1.2、通过Linux命令获取进程信息
        • 1.2.1、top（CPU/内存）命令
        • 1.2.2、iotop（磁盘IO）命令
        • 1.2.3、nethogs（流量）命令
    • 2、使用prometheus client_java实现
    • 3、最终运行效果
      • 3.1、client_java在浏览器访问效果
      • 3.2、接入prometheus和Grafana访问效果

1、获取进程信息的方法

1.1、通过读取/proc目录获取进程相关信息

在Linux系统中，/proc 目录下的文件和文件夹代表了系统中的进程和硬件信息，包括CPU、内存、硬盘、网络等。它是一个虚拟文件系统（/proc），通过访问这个虚拟文件系统中的特殊文件，可以获取到系统的各种信息。常用的proc命令的用法和功能：

proc/cpuinfo # 这个文件显示了系统中的CPU信息，包括CPU型号、频率、缓存大小等。
proc/meminfo # 此文件显示了系统的内存使用情况，包括总内存、可用内存、缓存、交换空间等。
proc/version # 这个文件显示了当前正在运行的内核版本信息。
proc/filesystems # 此文件列出了当前系统支持的文件系统类型。
proc/net/dev # 这个文件显示了网络接口的统计信息，包括接口名称、接收和发送的数据包数量等。
proc/loadavg # 此文件显示了系统的平均负载情况，包括1分钟、5分钟和15分钟的平均负载值。
proc/sys/kernel # 此文件夹包含了一些内核参数的配置文件，可以通过修改这些文件来改变系统的行为。
/proc/[pid] # 目录是Linux系统中的一个虚拟文件系统目录，它包含了有关进程的信息，每个进程都有一个对应的/proc/pid目录。通过读取/proc/pid目录中的文件，可以及时了解进程的状态和运行情况，方便进行进程管理和调试。

# 常见的/proc/[pid]信息
/proc/pid/attr # 安全相关的选项
/proc/pid/autogroup # 该目录包含了进程的自动分组信息。
/proc/pid/auxv # 该文件包含了进程的辅助向量信息。
/proc/pid/cgroup # 该文件包含了进程所在的控制组信息。
/proc/pid/clear_refs # 该文件用于清除进程使用的匿名内存页的引用计数。
/proc/pid/cmdline #该文件包含了进程启动时使用的命令行参数。
/proc/pid/comm　# 该文件包含了进程的命令名。
/proc/pid/coredump_filter # 该文件包含了进程的转储核心过滤器。
/proc/pid/cpuset # 该文件包含了进程所在的CPU集合信息。
/proc/pid/cwd # 该文件是一个符号链接，指向当前进程的工作目录。
/proc/pid/environ # 该文件包含了进程的环境变量列表。
/proc/pid/exe # 该文件是一个符号链接，指向当前进程正在执行的可执行文件。
/proc/pid/fd # 该目录包含了当前进程打开的文件描述符列表。
/proc/pid/fdinfo # 该目录包含了当前进程打开的文件描述符信息。
/proc/pid/io # IO信息
/proc/pid/limits # 该文件包含了进程的资源限制信息。
/proc/pid/maps # 该文件包含了进程的内存映射信息。
/proc/pid/mem # 该文件包含了进程在内存中的内容。
/proc/pid/mountinfo # 该文件包含了进程所挂载的文件系统信息。
/proc/pid/mounts # 该文件包含了进程所挂载的文件系统信息，与mountinfo文件类似。
/proc/pid/mountstas # 该文件包含了进程所挂载的文件系统的统计信息。
/proc/pid/ns/ # 该目录包含了进程的命名空间信息。
/proc/pid/ns/ipc # 该文件是一个符号链接，指向进程的IPC命名空间。
/proc/pid/ns/net # 该文件是一个符号链接，指向进程的网络命名空间。
/proc/pid/ns/uts # 该文件是一个符号链接，指向进程的UTS命名空间。
/proc/pid/numa_maps # 该文件包含了进程的NUMA内存映射信息。
/proc/pid/oom_adj # 该文件包含了进程的OOM（Out of Memory）值，即内存不足时该进程被杀死的优先级。
/proc/pid/oom_score # 该文件包含了进程的OOM得分，即OOM杀死该进程的优先级。
/proc/pid/oom_adj_score # 该文件包含了进程的OOM值和OOM得分。
/proc/pid/root # 该文件是一个符号链接，指向进程的根目录。
/proc/pid/smaps # 该文件包含了进程的内存使用情况，与/proc/pid/maps文件类似，但提供了更详细的信息。
/proc/pid/stat # 该文件包含了进程的状态信息，如进程ID、父进程ID、状态、CPU使用情况等。
/proc/pid/statm # 该文件包含了进程的内存使用信息，如内存大小、共享内存大小、代码大小等。
/proc/pid/status # 该文件包含了进程的状态信息，如进程的状态、CPU使用情况、内存使用情况等。
/proc/pid/task # 该目录包含了当前进程的线程列表，每个线程都有一个对应的子目录。

1.2、通过Linux命令获取进程信息

1.2.1、top（CPU/内存）命令
# 使用方式
top 的使用方式 top [-] [d delay] [q] [c] [S] [s] [i] [n] [b]

-d delay	#delay代表秒数，表示top命令显示的页面更新一次的间隔（default=5s）
-b	#以批次的方式执行top
-p	#-p pid 仅显示指定进程 ID 的信息
-u	#-u username 仅显示指定用户名的进程信息
-S	#累计显示进程的 CPU 使用时间
-c	#显示完整的命令行而不截断
-i	#不显示闲置（idle）或无用的进程
-H	#在进程信息中显示线程的详细信息
-n	#与-b配合使用，表示需要进行几次top命令的输出结果
-p	#指定特定的pid进程号进行观察

# top 命令显示的页面还可以输入以下按键执行相应的功能（注意区分大小写）
?	#显示在top页面中可以输入的命令
P	#以 CPU 的使用资源排序显示
M	#以内存的使用资源排序显示
N	#以 PID 排序显示
T	#由进程使用的时间累计排序显示
k	#给某一个 pid 一个信号，可以用来杀死进程(9)
r	#给某个 pid 重新定制一个 nice 值(即优先级)
q	#退出 top (用 ctrl + c 也可以退出 top)

# 结果参数说明:
PID     # 进程 ID
USER    # 进程所有者
PR      # 优先级
NI      # nice 值
VIRT    # 虚拟内存大小
RES     # 常驻集大小，即物理内存大小
SHR     # 共享内存大小
S       # 进程状态
%CPU    # CPU 使用率
%MEM    # 内存使用率
TIME+   # CPU 时间累计
COMMAND # 命令名称或命令行
1.2.2、iotop（磁盘IO）命令
#1、前置条件
#    1：内核版本为2.6.20或更高版本
#    2：Python 2.7或更高的版本
#2、yum安装 
yum -y install iotop
#3、源码安装
wget http://guichaz.free.fr/iotop/files/iotop-0.6.tar.gz
tar -zxvf iotop-0.6.tar.gz
cd iotop-0.6
python setup.py build
python setup.py install

#运行命令选项
iotop -oP  # 仅仅显示有IO的进程
--version #显示版本号
-h, --help #显示帮助信息
-o, --only # 只显示有 I/O 活动的进程，避免显示那些没有任何 I/O 操作的进程
-b, --batch # 批量模式，用于记录日志或分析，输出一次后自动退出，常用于将数据重定向到文件。
-n NUM, --iter=NUM #在非交互式模式下，设置显示的次数，
-d SEC, --delay=SEC # 指定每次刷新的时间间隔（以秒为单位），默认为 1 秒。
-p PID, --pid=PID #只显示指定PID的信息
-u USER, --user=USER #显示指定的用户的进程的信息
-P, --processes #只显示进程，一般为显示所有的线程
-a, --accumulated #显示从iotop启动后每个线程完成了的IO总数
-k, --kilobytes # 以 KB/s 为单位显示 I/O 速率，默认显示 B/s。
-t, --time #在每一行前添加一个当前的时间

# 结果说明
TID                #线程号或进程号
PRIO               #线程运行时的I/O优先级
USER               #进程所属用户
DISK READ          #刷新时间间隔内读取数据量
DISK WRITE         #刷新时间间隔内写入数据量
SWAPIN             #每个进程的交换使用率
IO                 #每个进程的 I/O 利用率，包含磁盘和交换
COMMAND            #进程名字
1.2.3、nethogs（流量）命令
# 安装
yum方式安装Nethogs
安装依赖
yum install epel-release
yum install nethogs

# 运行命令选项
nethogs ens33 -t -v 0 -d 5 -c 2
nethogs -t -v 0 -d 5 -c 2

-V # 打印版本信息
-h # 帮助信息
-b # 以“bughunt”模式运行（隐式tracemode），并显示每个进程的网络使用情况和其他相关信息
-d # 指定刷新间隔的秒数，默认为1秒。
-v # 流量显示模式 (0 = KB/s, 1 = total KB, 2 = total B, 3 = total MB). 默认 0
-c # 更新次数。默认值为0(无限制)
-t # 跟踪模式,以文本模式显示结果，记录下每一次刷新的流量信息
-p # 在混杂模式下监听流量（不推荐）
-s # 按发送流量进行排序

2、使用prometheus client_java实现

本文使用《Prometheus监控java应用》的prometheus的“client_java”库实现自定义Exporter,使用zt-exec库执行top、iotop、nethogs命令获取进程的CPU使用率、内存使用率、IO读写速度、发送接收流量信息，这里省略实现代码。

3、最终运行效果

3.1、client_java在浏览器访问效果

在这里插入图片描述

3.2、接入prometheus和Grafana访问效果

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

附件：task_exporter（审核中）
已使用graalvm构建的二进制文件，不依赖jdk，在cetnos7、8下运行测试正常，运行命令

./task_exporter

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