0 前言

exporter在基于prometheus的监控系统中属于数据采集模块，每个exporter采集某类数据，由prometheus定时调用exporter接口拉取，因此，如果需要通过prometheus监控某个指标，就需要找到实现这个指标的exporter，或者自己实现exporter。

在使用开源的exporter时，需要关注三个点：

• exporter能够采集哪些指标（是否能够采集所需的指标数据）
• exporter的配置
• exporter提供的指标可能需要经过计算才能得到所需的指标

1 process-exporter的使用场景

process-exporter通过读取/proc文件系统获取进程信息，包括以下文件：

• /proc/pid/stat
• /proc/pid/status
• /proc/pid/io
• /proc/pid/task

可以读取到进程的cpu、内存、io等指标，没有网络指标，如果需要采集网络指标数据，可以基于一些工具提供的数据自行开发exporter。

2 process-exporter的安装

很多exporter都使用golang开发，下载的安装包直接包含可以执行的二进制，通常有三种部署方式：主机、docker、kubernetes。

从Github上下载的process-exporter的包解压后里面就只有一个二进制process-exporter以及LICENSE和README.md，可以给二进制加上可执行权限，然后执行就可以启动了，之后就可以执行curl 127.0.0.1:9256/metrics查看得到的指标数据。

docker和kubernetes的部署方式可以使用对应的镜像和yaml进行部署，此处不详细赘述。

3 process-exporter的配置

proces-exporter的配置包括两部分的配置项，一个是process-exporter的一些参数控制，另一个是进程信息的配置。

一般来说，exporter都会有几部分的参数控制采集：

• config/config.path：指定配置文件路径
• web.listen-address：指定监听端口，通常都会有默认的端口，prometheus就是访问该端口获取指标数据
• web.telemetry-path：指标数据的url，通常都是/metrics

除了有以上配置项之外，process-exporter还有其他特有的配置项：

• children：如果某个进程被采集，那么它的子进程也属于该组
• namemapping：名称映射，
• procfs：proc文件系统的路径，默认是/proc
• procnames：需要采集的进程名列表
• threads：是否采集线程，默认为是

基于性能的考虑，process-exporter只能对事先配置的进程进行指标采集，因此，需要对进程进行过滤，只采集需要的进程的指标。

在过滤进程时，会将进程进行分组，因此，就会有分组的名称，以及将进程放到分组的规则。例如，如果使用deb/rpm安装process-exporter时，默认的配置文件是：

process_names:
  - name: "{{.Comm}}"
    cmdline:
    - '.+'

process_names是个数组，每个成员表示一个分组。

name是分组的名称，这里使用模版。cmdline用于对分组中的进程进行过滤，这里的正则表达式就表示过滤所有进程。

因此，上述配置文件的含义是：采集所有进程的指标数据，当遍历到某个进程时，获取该进程的进程名，然后放到进程名对应的分组。

name字段可以使用固定的字符串，也可以使用以下模版：

• {{.Comm}}：进程名
• {{.ExeBase}}：可执行文件的文件名，与进程的区别是，进程名有长度15的限制
• {{.ExeFull}}：可执行文件的全路径
• {{.Username}}：进程的有效用户名
• {{.Matches}}：用正则匹配cmdline等字段时得到的匹配项的map，例如下面的Cfgfile
• {{.PID}}：pid，使用pid表示这个组只会有这一个进程
• {{.StartTime}}：进程的起始时间
• {{.Cgroups}}：进程的cgoup，可以用于区分不同的容器

进行分组进程过滤除了使用cmdline字段，还可以使用comm和exe，分别表示进程名和二进制路径，并且遵循以下规则：

• 如果使用了多个字段，则必须都匹配，例如，如果既使用了comm，又使用了exe，两个过滤必须都满足
• 对于comm和exe，它们是字符串数组，并且是OR的关系
• 对于cmdline，则是正则表达式数组，并且是AND的关系

例如：

process_names:
  # 进程名过滤，超过15个字符会被截断
  - comm:
    - bash

  # argv[0]，如果开头不是/，说明匹配进程名
  # 如果开头是/，则需要使用二进制路径全匹配
  - exe:
    - postgres
    - /usr/local/bin/prometheus

  # 如果使用多个字段进行匹配，则需要都匹配
  - name: "{{.ExeFull}}:{{.Matches.Cfgfile}}"
    exe:
    - /usr/local/bin/process-exporter
    cmdline:
    - -config.path\s+(?P<Cfgfile>\S+)

4 process-exporter主要指标介绍

在实际监控进程时，主要使用的指标就是cpu和内存。

process-exporter中进程的指标以namedprocess_namegroup开头：

• namedprocess_namegroup_cpu_seconds_total：cpu使用时间，通过mode区分是user还是system
• namedprocess_namegroup_memory_bytes：内存占用，通过memtype区分不同的占用类型
• namedprocess_namegroup_num_threads：线程数
• namedprocess_namegroup_open_filedesc：打开的文件句柄数
• namedprocess_namegroup_read_bytes_total：进程读取的字节数
• namedprocess_namegroup_thread_context_switches_total：线程上下文切换统计
• namedprocess_namegroup_thread_count：线程数量统计
• namedprocess_namegroup_thread_cpu_seconds_total：线程的cpu使用时间
• namedprocess_namegroup_thread_io_bytes_total：线程的io

process-exporter基于上述指标提供了grafana的面板可以直接导入：https://grafana.com/grafana/dashboards/249-named-processes/

可以看到，面板中的cpu和读写是直接基于指标和rate函数得到的，内存则是直接基于指标而来的。

4.1 cpu

cpu是我们最经常关注的指标，如果使用node-exporter采集节点的指标数据，可以得到机器的cpu占比。

而使用process-exporter采集的是进程的指标，具体来说就是采集/proc/pid/stat中与cpu时间有关的数据：

• 第14个字段：utime，进程在用户态运行的时间，单位为jiffies
• 第15个字段：stime，进程在内核态运行的时间，单位为jiffies
• 第16个字段：cutime，子进程在用户态运行的时间，单位为jiffies
• 第17个字段：cstime，子进程在内核态运行的时间，单位为jiffies

那么通过上述值就可以得到进程的单核CPU占比：

• 进程的单核CPU占比=(utime+stime+cutime+cstime)/时间差
• 进程的单核内核态CPU占比=(stime+cstime)/时间差

因此，进程的单核CPU占比的promsql语句为increase(namedprocess_namegroup_cpu_seconds_total{mode="user",groupname="procname"}[30s])*100/30，单核内核态CPU占比的promsql语句为increase(namedprocess_namegroup_cpu_seconds_total{mode="system",groupname="procname"}[30s])*100/30。

注意：实测发现，process-exporter获取的数据与/proc/pid/stat中的有一定差异，需要进一步看下。

4.2 memory

process-exporter采集内存的指标时将内存分成5种类型：

• resident：进程实际占用的内存大小，包括共享库的内存空间，可以从/proc/pid/status中的VmRSS获取
• proportionalResident：与resident相比，共享库的内存空间会根据进程数量平均分配
• swapped：交换空间，系统物理内存不足时，会将不常用的内存页放到硬盘的交换空间，可以从/proc/pid/status中的VmSwap获取
• proportionalSwapped：将可能被交换的内存页按照可能性进行加权平均
• virtual：虚拟内存，描述了进程运行时所需要的总内存大小，包括哪些还没有实际加载到内存中的代码和数据，可以从/proc/pid/status中的VmSize获取

对于一般的程序来说，重点关注的肯定是实际内存，也就是resident和virtual，分别表示实际在内存中占用的空间和应该占用的总空间。

5 总结

process-exporter可以用于采集进程的指标数据，主要的原理是通过读取/proc/pid获取进程的cpu、内存、线程等信息。