Zabbix源码解析之监控项数据采集流程

一、概述

监控项数据采集是一个监控工具最基本的功能，监控数据采集的准确、实时、有效是Zabbix其它监控功能正常运转的前提。因此，Zabbix运维人员有必要了解监控项数据采集流程，并有针对性的设计巡检和问题处理流程，确保监控数据质量。

Zabbix 的监控采集类型很丰富，我最常用的是Agent方式，因此，就挑选Linux的内存监控（Zabbix内置key：vm.memory.size）为例来梳理一下监控项数据采集流程。

二、程序流程图

下图是我们梳理的vm.memory.size监控项采集流程图，数据采集的过程设计得缜密而复杂：

下面，我们将对主要流程和具体实现进行解析，涉及函数的具体实现解析写在了代码注释中：

三、相关数据结构定义

在介绍vm.memory.size具体实现之前，我们先介绍几个相关数据结构的定义。

(1)struct ZBX_METRIC

该结构体用于记录zabbix的监控项配置信息

(2) struct AGENT_REQUEST

该结构体用于记录zabbix Agent的监控项请求信息

(3) struct AGENT_RESULT

该结构体用于记录给zabbix Agent返回的采集数据

四、监控项vm.memory.size配置

用法: vm.memory.size[]

mode参数:

•total (*) - 总物理内存. mode的默认值

•free (*) - 可用内存.

•active - 内存当前使用或最近使用，它在RAM中是活跃的。

•inactive - 未使用内存.

•wired - 被标记为始终驻留在RAM中的内存，不会移动到磁盘。

•pinned - 同“wired”。

•anon - 与文件无关的内存(不能重新读取)。

•exec - 可执行代码，通常来自于一个(程序)文件。

•file - 缓存最近访问文件的目录。

•buffers (*) - 缓存磁盘读写数据。

•cached (*) - 缓存文件系统读写数据。

•shared - 可以同时被多个进程访问的内存。

•used (*) - 已使用内存。

•pused (*) - 已使用内存占总内存的百分比。

•available (*) - 可用内存

•pavailable (*) - 可用内存占总内存的百分比。

假如我们在某Host下定义了2个item：

Item1：Total memory Key1：vm.memory.size[total]

Item2：Available memory Key2：vm.memory.size[available]

这2个item就会被insert到Server数据库的items表中，这样该Host的Agent就可以获取到相应的采集任务了（获取流程本文不具体阐述），下面我们来重点看下vm.memory.size的采集实现和数据上送。

五、监控项vm.memory.size 采值实现

vm.memory.size监控项在不同的操作系统下实现各不相同，Linux系统下的实现，在src/libs/zbxsysinfo/linux/linux.c中。其配置项存放于parameters_specific数组中，可以看到对应的实现函数为VM_MEMORY_SIZE，

1. VM_MEMORY_SIZE函数 （位置在：src/libs/zbxsysinfo/linux/memory.c）

用来接受参数，并对应调用对应的取值函数进行数据采集，并返回数据。

具体实现如下：

从源码中可以看到，Linux系统支持的模式包括如下参数，与官方文档中所列的参数不同。

•total

•free

•buffers

•used

•pused

•available

•pavailable

•shared

•cached

•active

•anon

•inactive

•slab

通过分析各个参数对应的取值逻辑，可分为2种方法：

•第一种：调用sysinfo函数获取指标值。通过这种方式获取的选项参数有：total，free，buffers，used，pused，pavailable，shared。

•第二种：读取/proc/meminfo文件中的指标值。通过这种方式获取的选项参数有：available，cached，active，anon，inactive，slab。

下面我们分别对两种情况进行分析。

(1)调用sysinfo函数

Linux中sysinfo()函数是用来获取系统相关统计信息的函数。它会将结果存储在struct sysinfo结构体中。

函数声明：

int sysinfo(struct sysinfo *info);

struct sysinfo的定义如下：

total，free，buffers，used，pused，pavailable，shared等指标，都是以struct sysinfo中的成员的取值来计算的。

• total：info.totalram * info.mem_unit

• free：info.freeram * info.mem_unit

• buffers：info.bufferram * info.mem_unit

• used：(info.totalram - info.freeram) * info.mem_unit

• pused：(info.totalram - info.freeram) / (double)info.totalram * 100

• pavailable：available / (info.totalram info.mem_unit) 100(available在/proc/meminfo文件中读出)

• shared：info.sharedram * info.mem_unit(仅Linux 2.4)

(2) 读取/proc/meminfo文件

该功能在VM_MEMORY_PROC_MEMINFO函数中实现。向meminfo_entry参数传递"Cached:", "Active:", "AnonPages:", "Inactive:", "Slab:"字段。

其中available的获取比较特殊，它先检测/proc/meminfo文件文件中是否有"MemAvailable:"字段，如果没有，则再调用sysinfo函数获取。

具体实现如下：

六、监控项vm.memory.size 数据上送

前面解析的监控项的采值逻辑，下面我们来分析数据从Agent端上送到Server的过程。

介绍几个相关的函数：

1.init_metrics函数

vm.memory.size监控项会被存储到parameters_specific数组中。那么parameters_specific数组在哪儿被使用到呢？就在init_metrics函数中。

init_metrics函数在zabbix Server和zabbix Agent启动的过程中都被调用了，因此这些监控项在zabbix启动时已经被设置好了。

2.add_metric函数

add_metric函数会向commands数组中添加值。commands是在sysinfo.c中定义的一个ZBX_METRIC结构体变量，初始值是NULL。

add_metric函数具体实现如下：

3.process函数

commands数组在哪里被使用到了呢？在process函数中，process函数定义在src/libs/zbxsysinfo/sysinfo.c中。

在process函数中会最终调用监控项实现函数，那process函数在哪被调用到的呢？
在zabbix_agent中，调用process函数的地方有2处，分别位于agent的被动模式和主动模式的实现中。我们分别来分析一下。

(1) 被动模式下的process_listener函数

(2)主动模式下的processactivechecks函数

4. 监控项值的序列化与上送

介绍完相关的函数和调用，下面我们可以具体来分析数据上送的过程了

(1)agent与server通信协议

首先是通信协议，agent与server间的通信协议比较简单，其协议格式为：。

• PROTOCOL: 协议头，该字段长度为4个字节，内容为"ZBXD"。

• FLAGS: 协议标志，该字段长度为1个字节。有2个取值（这两个值可以使用“或”操作同时取）：

– 0x01：ZBX_TCP_PROTOCOL，zabbix TCP通信协议

– 0x02：ZBX_TCP_COMPRESS，使用压缩算法

• DATALEN: 数据长度，该字段长度为4个字节。整型，以小端模式表示。

– 注意该长度不包含协议头这几个字段的长度，它仅表示DATA字段的数据长度。

• RESERVED: 保留字段，用作协议扩展，字段长度为4字节。当ZBX_TCP_COMPRESS标志被设置后，RESERVED字段会保存未被压缩时的数据段的长度。整型，以小端模式表示。

• DATA: 数据内容，使用JSON格式来序列化。

(2)监控项值的传递

1、我们以主动模式下会被调用的send_buffer函数（zbx_tcp_send()最终会调用到zbx_tcp_send_ext()函数）为例，分析一下监控项值如何发送给server。

被动模式下zbx_tcp_send_to(s, *value, ...)函数最终也会调用到zbx_tcp_send_ext()函数，与主动模式下最终的处理是一致的，我们不再单独分析。

具体实现如下：

根据上面的源码分析结果，可得出agent发送的数据的格式如下：

2、agent发送数据后，会从server端收到响应数据，响应数据的格式如下：

在响应数据中，response的状态可以是success或failure。响应数据的检测与解析在check_response函数中操作。

(3) 数据上送的具体实现

zbx_tcp_send()最终会调用到zbx_tcp_send_ext()函数，agent与server间的通信协议的数据序列化是在zbx_tcp_send_ext()函数中实现的。

至此，监控项数据采集流程就解析完了，还请各路专家批评指正：）

张帆

中国民生银行潜望者Zabbix开源监控项目经理，在Zabbix多Server架构设计、自动化 监控方案设计实现、源码解析方面有丰富的经验。