ebpf_exporter - Guide des métriques kernel personnalisées pour Prometheus

ebpf_exporter (par Cloudflare) relie eBPF et Prometheus. Les exporters standard surfacent les compteurs que le kernel publie déjà ; ebpf_exporter vous permet d’attacher des programmes eBPF personnalisés aux kernel probes et d’exporter tout ce qu’ils mesurent comme des métriques Prometheus — histogrammes de latence I/O disque, causes de retransmission TCP, délai de scheduler run-queue, comportement du page-cache. Ça transforme les questions kernel profondes, ad-hoc en séries temporelles continuellement scrapées.

Prérequis

Kernel Linux avec BPF + BTF (5.x recommandé)
Privilèges root / CAP_BPF
Prometheus pour scraper l’endpoint

Installation

Méthode	Commande
Binaire	Télécharger depuis GitHub Releases
Docker	`docker run --privileged -p 9435:9435 cloudflare/ebpf_exporter`
Depuis la source	`git clone https://github.com/cloudflare/ebpf_exporter && make`
Exécuter	`sudo ebpf_exporter --config.dir=examples --config.names=biolatency`
Métriques	`http://localhost:9435/metrics`

Exécuter avec les exemples regroupés

# Exporter les histogrammes de latence I/O bloc
sudo ./ebpf_exporter --config.dir=examples --config.names=biolatency

# Plusieurs programmes à la fois
sudo ./ebpf_exporter --config.dir=examples \
  --config.names=biolatency,tcp-syn-backlog,run-queue-latency

Flag	Objectif
`--config.dir`	Répertoire des configs de programme
`--config.names`	Quels programmes charger (comma-separated)
`--web.listen-address`	Adresse de bind (défaut `:9435`)
`--debug`	Chargement verbeux/diagnostiques

Programmes regroupés (exemples)

Programme	Mesure
`biolatency`	Histogramme de latence I/O bloc
`bio-tracepoints`	I/O disque par device/opération
`run-queue-latency`	Délai scheduler avant qu’une tâche ne s’exécute
`tcp-syn-backlog`	Profondeur du backlog SYN
`tcp-window-clamps`	Événements TCP window clamping
`timers`	Comportement timer/softirq
`cachestat`	Page cache hit/miss
`oomkill`	Événements OOM kill

Structure de config

Un programme associe un objet eBPF compilé avec des définitions de métrique :

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

Champ	Objectif
`counters` / `histograms`	Type de métrique à exporter
`bucket_type`	Bucketing d’histogramme `exp2` / `linear`
`bucket_multiplier`	Échelonner les unités kernel brutes en secondes
`labels`	Mapper les clés de map BPF aux labels Prometheus
`decoders`	Convertir les bytes bruts (string, uint, ksym, cgroup…)

Décodeurs utiles

Décodeur	Convertit
`string`	Byte array → label string
`uint`	Entier brut
`ksym`	Adresse kernel → nom de symbol
`majorminor`	Numéros de device → `sda`, `nvme0n1`
`cgroup`	ID cgroup → chemin
`static_map`	Enum numérique → label lisible

Interroger dans Prometheus

# p99 block I/O latency par device
histogram_quantile(0.99,
  sum(rate(bio_latency_seconds_bucket[5m])) by (le, device))

# Scheduler run-queue delay p95 (signal de CPU saturation)
histogram_quantile(0.95,
  sum(rate(run_queue_latency_seconds_bucket[5m])) by (le))

Quand le chercher

Question	Exporters standard	ebpf_exporter
”Le disque est-il occupé ?”	Oui (node_exporter)	—
“Quelle est la distribution de latence I/O ?”	Non	Oui
”Combien de temps les tâches attendent-elles pour être programmées ?”	Non	Oui
”Pourquoi les retransmissions TCP se produisent-elles ?”	Partiellement	Oui
”Quel cgroup a causé cela ?”	Non	Oui (décodeur cgroup)

ebpf_exporter vs outils apparentés

Outil	Modèle
ebpf_exporter	Métriques eBPF continues → Prometheus
bpftrace	One-liners eBPF ad-hoc, interactifs
bcc-tools	Outils diagnostiques eBPF pré-construits
node_exporter	Métriques publiées par kernel standard
bpftop	Overhead des programmes eBPF en exécution

Utiliser bpftrace pour explorer une question interactivement, puis encoder la réponse en tant que métrique permanente ebpf_exporter.

ebpf_exporter - Guide des métriques kernel personnalisées pour Prometheus

ebpf_exporter - Guide des métriques kernel personnalisées pour Prometheus

Prérequis

Installation

Exécuter avec les exemples regroupés

Programmes regroupés (exemples)

Structure de config

Décodeurs utiles

Interroger dans Prometheus

Quand le chercher

ebpf_exporter vs outils apparentés

Ressources