ebpf_exporter - Métricas personalizadas del kernel para Prometheus

ebpf_exporter (por Cloudflare) cierra la brecha entre eBPF y Prometheus. Los exportadores estándar exponen contadores que el kernel ya publica; ebpf_exporter te permite adjuntar programas de eBPF personalizados a sondeos del kernel y exportar lo que sea que midan como métricas de Prometheus — histogramas de latencia de I/O de disco, causas de retransmisión TCP, retraso de cola de planificador, comportamiento de caché de página. Convierte preguntas ad-hoc profundas del kernel en series de tiempo continuamente raspadas.

Requisitos

Kernel de Linux con BPF + BTF (5.x recomendado)
Privilegios de root / CAP_BPF
Prometheus para raspar el punto final

Instalación

Método	Comando
Binario	Descarga desde GitHub Releases
Docker	`docker run --privileged -p 9435:9435 cloudflare/ebpf_exporter`
Desde código fuente	`git clone https://github.com/cloudflare/ebpf_exporter && make`
Ejecuta	`sudo ebpf_exporter --config.dir=examples --config.names=biolatency`
Métricas	`http://localhost:9435/metrics`

Ejecución con ejemplos incluidos

# Exporta histogramas de latencia de I/O de bloque
sudo ./ebpf_exporter --config.dir=examples --config.names=biolatency

# Múltiples programas a la vez
sudo ./ebpf_exporter --config.dir=examples \
  --config.names=biolatency,tcp-syn-backlog,run-queue-latency

Bandera	Propósito
`--config.dir`	Directorio de configuraciones de programa
`--config.names`	Qué programas cargar (separados por comas)
`--web.listen-address`	Dirección de vinculación (por defecto `:9435`)
`--debug`	Carga/diagnósticos detallados

Programas incluidos (ejemplos)

Programa	Mide
`biolatency`	Histograma de latencia de I/O de bloque
`bio-tracepoints`	I/O de disco por dispositivo/operación
`run-queue-latency`	Retraso de planificador antes de que se ejecute una tarea
`tcp-syn-backlog`	Profundidad de acumulación de SYN
`tcp-window-clamps`	Eventos de pinzamiento de ventana de TCP
`timers`	Comportamiento de temporizador/softirq
`cachestat`	Acierto/fallo de caché de página
`oomkill`	Eventos de terminación por falta de memoria

Estructura de configuración

Un programa empareja un objeto de eBPF compilado con definiciones de métrica:

metrics:
  histograms:
    - name: bio_latency_seconds
      help: Block IO latency histogram
      bucket_type: exp2
      bucket_multiplier: 0.000001   # microsegundos → segundos
      bucket_min: 0
      bucket_max: 26
      labels:
        - name: device
          size: 32
          decoders:
            - name: string
        - name: bucket
          size: 8
          decoders:
            - name: uint

Campo	Propósito
`counters` / `histograms`	Tipo de métrica a exportar
`bucket_type`	Agrupamiento de histograma `exp2` / `linear`
`bucket_multiplier`	Escala unidades de kernel sin procesar a segundos
`labels`	Mapea claves de mapa de BPF a etiquetas de Prometheus
`decoders`	Convierte bytes sin procesar (string, uint, ksym, cgroup…)

Decodificadores útiles

Decodificador	Convierte
`string`	Matriz de bytes → cadena de etiqueta
`uint`	Entero sin procesar
`ksym`	Dirección del kernel → nombre de símbolo
`majorminor`	Números de dispositivo → `sda`, `nvme0n1`
`cgroup`	ID de cgroup → ruta
`static_map`	Enumeración numérica → etiqueta legible

Consulta en Prometheus

# p99 latencia de I/O de bloque por dispositivo
histogram_quantile(0.99,
  sum(rate(bio_latency_seconds_bucket[5m])) by (le, device))

# Retraso de cola de planificador p95 (señal de saturación de CPU)
histogram_quantile(0.95,
  sum(rate(run_queue_latency_seconds_bucket[5m])) by (le))

Cuándo alcanzarlo

Pregunta	Exportadores estándar	ebpf_exporter
”¿Está ocupado el disco?”	Sí (node_exporter)	—
“¿Cuál es la distribución de latencia de I/O?”	No	Sí
”¿Cuánto tiempo esperan las tareas para programarse?”	No	Sí
”¿Por qué están sucediendo retransmisiones de TCP?”	Parcialmente	Sí
”¿Qué cgroup causó esto?”	No	Sí (decodificador de cgroup)

ebpf_exporter vs herramientas relacionadas

Herramienta	Modelo
ebpf_exporter	Métricas continuas de eBPF → Prometheus
bpftrace	Líneas de eBPF de una sola vez, interactivas ad-hoc
bcc-tools	Herramientas de diagnóstico de eBPF pregeneradas
node_exporter	Métricas publicadas por kernel estándar
bpftop	Sobrecarga de ejecutar programas de eBPF

Usa bpftrace para explorar una pregunta interactivamente, luego codifica la respuesta como una métrica permanente de ebpf_exporter.

ebpf_exporter - Métricas personalizadas del kernel para Prometheus

ebpf_exporter - Métricas personalizadas del kernel para Prometheus

Requisitos

Instalación

Ejecución con ejemplos incluidos

Programas incluidos (ejemplos)

Estructura de configuración

Decodificadores útiles

Consulta en Prometheus

Cuándo alcanzarlo

ebpf_exporter vs herramientas relacionadas

Recursos