基于Zabbix的VMware产品的自动监控系统设计

周美佳， 赵 科

(中远海运科技股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

随着中远海运集团及其下属公司业务的快速发展，以及IaaS(Infrastructure-as-a-Service)基础架构层服务器虚拟化技术的应用，云架构模式逐渐代替了传统的单机运行模式，虚拟化产品开始应用于基础架构中。随着虚拟化产品Vsphere Client的不断升级，云数据中心内纳管Vsphere Client也同步升级，目前云数据中心内在用的监控系统APM因商业产品的许可证问题，无法添加新的组件功能，无法实现二次开发，进而无法实现对Vsphere Client6及以上版本产品的监控，需将对虚拟化云的监控从传统监控平台APM中分离出来，这样既能节省原监控系统的商业许可证，又能满足对虚拟化资源的监控需求。

如何以经济有效、自主可控的方式实现对高版本Vsphere Client的监控，从而获得Vsphere Client中纳管资源的运行情况，是急需解决的问题，对新的监控系统的功能提出了挑战。

Zabbix作为业界广泛使用的企业级监控工具，具有开箱即用、灵活可扩展、分布式监控、高可用和安全保障等诸多优势。Zabbix提供了自定义监控项和远程运行自定义脚本的功能，通过编写通用脚本和简单的Web配置，可灵活展示，满足个性化监控和自动化运维需求。基于以上优点，选择Zabbix作为平台的核心组件。自Zabbix2.2.0版本开始支持对VMware的监控，支持VMware vCenter和vSphere的最低版本为4.1，目前监控对象的版本在6.5以上，可通过Zabbix 4.4.7实现有效监控。本文基于开源的监控系统Zabbix，并配合自定义性能计数器，构建自动化监控系统，高效地完成对各虚拟化云的监控，同时提供事件预警、通知和集中展示功能，达到自主运维和自主可控的目的，较好地解决现有监控系统无法监控高版本虚拟化资源的问题，为后续扩大监控系统监控范围提供参考。

1 Zabbix自动化监控系统设计目标

在日常运维工作中，对虚拟化VMware运维的关注主要集中在VMware vCenter 中VMware ESX主机的可用性、CPU(Central Processing Unit)利用率、内存利用率和所属存储使用率等方面。另外，VMWARE ESX主机上虚拟机的运行情况也可通过对VMWARE ESX主机进行监控获取。通过对服务端Zabbix 4.4.7进行配置和自定义性能计数器，实现对以上监控需求的邮件自动化告警。

2 Zabbix自动化监控系统架构

Zabbix自动化监控系统采用3层C/S架构，分为服务端、被监控客户端和数据展示端等3部分，其中：服务端采用Zabbix server 4.4.7和Mysql8.0数据库；客户端一般安装Zabbix agent；数据展示端为Zabbix自带Web界面，可对日常监控数据进行查询和配置监控设备。服务端主要负责对客户端采集的数据进行处理和逻辑判断，按监控触发器的规则生成对应的告警事件，进行故障通知；所有配置信息和Zabbix采集到的数据都存储在Mysql数据库中，便于对日志和数据进行回溯查询。被监控客户端通常安装Zabbix agent，通过Zabbix agent、SOAP和SNMP等对被监控点的性能和可用性进行监控，并将收集的数据发送给Zabbix server。自动监控系统架构见图1。

图1 自动监控系统架构

3 技术实现及应用

3.1 Zabbix实现VMware虚拟化监控流程

Zabbix 4.4.7中默认提供3个模板，可直接用来监控VMware vCenter、ESX hypervisor和虚拟机。监控虚拟机分以下2个步骤完成：

1) Zabbix通过VMware collector进程获取虚拟机数据。这些进程通过SOAP协议，从VMware Web SDK服务中获取必要的信息，收集的数据分为VMware配置数据和VMware性能数据2种，目前VMware性能统计信息有数据存储、网络接口、磁盘设备统计信息和自定义性能计数器项，Zabbix server对这些数据进行预处理并存储到Zabbix server共享内存中。

2) Zabbix pollers通过Zabbix简单检查VMware监控项，检索这些数据。

Zabbix监控工作流程图见图2。

图2 Zabbix监控工作流程图

3.2 VMware虚拟化平台监控实现

3.2.1 Zabbix server端配置

在一般情况下，Zabbix 4.4.7不满足对虚拟机的监控需求，在进行虚拟化平台监控时，Zabbix在编译时需加上—with-libxml2和—with-libcurl，并在Zabbix server的配置文件中开启StartVMwareCollectors、VMwareFrequency、VMwarePerfFrequency、VMwareCacheSize和VMwareTimeout。配置完成之后，重启zabbix_server服务，显示支持对虚拟机的监控。图3为完成Zabbix server端配置之后的日志。

图3 完成Zabbix server端配置之后的日志

3.2.2 以自定义性能计数器实现ESX各监控项监控

Zabbix内置监控VMware的3个模板分别是“Template VM VMware”“Template VM VMware Guest”和“Template VM VMware Hypervisor”。Template VM VMware用于对VCenter进行配置，通过配置的VMware Web SDK信息获取信息；Template VM VMware Guest和Template VM VMware Hypervisor模板通过自动发现使用，通常设置为自动链接到主机，主要用来自动发现虚拟机和ESXI服务器。添加vcenter 地址，采用宏变量方式配置VC控制台的{PASSWORD}、{URL}和{USERNAME}信息，链接到Template VM VMware模板，配置之后成功发现VC、虚拟机和ESXI服务器。

通过Zabbix实现对VMware虚拟化资源的监控,具体如下。

1) VMware ESX主机可用性。

此部分需使用Zabbix ICMP模板。Zabbix服务器默认未安装fping服务，需额外安装fping服务并修改配置文件，添加参数“FpingLocation=/usr/local/fping/sbin/fping”，实现主机的fping功能。在Zabbix web主页上添加主机ping，见图4。

图4 Zabbix Web主页上添加主机ping截图

2) 自定义实现VMWARE ESX主机CPU利用率。

通过创建新的item name “hypervisor_cpu_used_percent”定义ESX主机CPU利用率，方便进行自定义计算，item type设计为计算类型Calculated，key使用自定义key vmware.hv.cpu[usedpercent]，通过获取的CPU frequency、CPU cores和CPU usage自定义性能计数器“hypervisor_cpu_used_percent”，实现对主机CPU的计算，计算公式为

100·last(“VMware.hv.cpu.usage[{$URL},{HOST.HOST}]”)/(last(“VMware.hv.hw.cpu.freq[{$URL},{HOST.HOST}]”)·last(“VMware.hv.hw.cpu.num[{$URL},{HOST.HOST}]”))……

(1)

3) 自定义实现VMWARE ESX主机内存利用率。

通过创建新的item name “hypervisor_memory_used_percent”定义ESX主机内存利用率，方便进行自定义计算，item type设计为计算类型Calculated，key使用自定义key vmware.hv.memory[usedpercent]，通过获取的Total memory和Used memory自定义性能计数器“hypervisor_memory_used_percent”，实现对主机内存的计算，计算公式为

100·last(“VMware.hv.memory.used[{$URL},{HOST.HOST}]”)/last(“VMware.hv.hw.memory[{$URL},{HOST.HOST}]”)

(2)

4) 自定义实现VMWARE ESX所属存储使用率。

(1) 自动发现主机关联的所有存储空间，发现规则为“Datastore discovery”，使用内置key “vmware.hv.datastore.discovery[{$URL},{HOST.HOST}]”，item type为simple check。

(2) 在自动发现所有存储的基础上，根据日常监控运维经验，经常关注存储剩余空间实际大小，方便根据存储剩余空间实际大小定义触发器。因此，自定义item prototype name “Free space on datastore {#DATASTORE} (sizeG)”,方便以后根据存储剩余空间实际大小定义触发器。key定义为

vmware.hv.datastore.size[{$URL},{HOST.HOST},{#DATASTORE},free]

(3)

3.2.3 创建各监控项的触发器

1) 定义VMware ESX主机可用性触发器。

新建trigger name “Unavailable by ICMP ping”,自定义expression，当主机无法ping通时定义为高危High，即

{Template VM VMware Hypervisor:icmpping.max(#3)}=0

(4)

2) 定义VMWARE ESX主机CPU利用率触发器。

新建trigger name “esx cpu usage”,自定义expression，当CPU利用率大于90%时定义为高危High，即

{Template VM VMware Hypervisor:vmware.hv.cpu[usedpercent].last()}≥90……

(5)

3) 定义VMWARE ESX主机内存利用率触发器。

新建trigger name “esx memory usage”,自定义expression，当内存利用率大于90%时定义为高危High，即

{Template VM VMware Hypervisor:vmware.hv.memory[usedpercent].last()}≥90

(6)

4) 定义VMWARE ESX 所属存储使用率触发器。

新建trigger name “datastore{#DATASTORE} 可用空间小于200G”,自定义expression，当剩余存储空间小于200G时定义为高危High，即

{Template VM VMware Hypervisor:vmware.hv.datastore.size[{$URL},{HOST.HOST},{#DATASTORE},free].last()}≤200 000 000 000

(7)

3.2.4 配置告警动作

对于运维人员来说，第一时间得到潜在或发生的故障信息，及时发现并排除安全隐患至关重要，Zabbix 报警通过定义和动作来完成：通过比较监控实时数值与预设的阈值判断报警条件是否成立，通过动作设定执行该报警如何发送、发送给谁和何时发送。报警事件亦有不同级别，可定义为消息、警告、错误和严重错误等，可设置为只有出现某类级别时才引发报警。在通知运维人员的方式方面，通过配置SMTP邮件媒介告警，当收集到的数据在阈值范围内时，触发告警动作，通过action邮件告警的方式将告警信息发送给管理员。邮件内容包括主机名、IP地址、问题名称和报警时间等，使运维人员能第一时间进行主动干预，解决问题。

1) 配置告警一：Unavailable by ICMP ping告警。

设置以下告警信息：

(1) Problem started at {EVENT.TIME} on {EVENT.DATE}；

(2) Problem name，即{EVENT.NAME}；

(3) Host，即{HOST.NAME}；

(4) Severity，即{EVENT.SEVERITY}；

(5) Original problem ID，即{EVENT.ID}；

(6) {TRIGGER.URL}。

当ESX主机无法ping通时，自动发起邮件告警，发送给管理员。

2) 配置告警二：esx cpu memory high monitor up to 90%告警。

设置以下告警信息：

(1) 告警主机{HOST.NAME}；

(2) 告警地址{HOST.IP}；

(3) 监控项目{ITEM.NAME}；

(4) 监控取{ITEM.LASTVALUE}；

(5) 告警等级{TRIGGER.SEVERITY}；

(6) 当前状态{TRIGGER.STATUS}；

(7) 告警信息{TRIGGER.NAME}；

(8) 告警时间{EVENT.DATE} - {EVENT.TIME}；

(9) 事件ID{EVENT.ID}。

当ESX主机CPU或内存使用率超过90%时，自动发起邮件告警，发送给管理员。

3) 配置告警三：DATASTORE 剩余空间小于200G告警。

设置以下告警信息：

(1) 告警主机{HOST.NAME}；

(2) 告警地址{HOST.IP}；

(3) 监控项目{ITEM.NAME}；

(4) 监控取值{ITEM.LASTVALUE}；

(5) 告警等级:{TRIGGER.SEVERITY}；

(6) 当前状态{TRIGGER.STATUS}；

(7) 告警信息{TRIGGER.NAME}；

(8) 告警时间{EVENT.DATE} - {EVENT.TIME}；

(9) 事件ID{EVENT.ID}。

当ESX存储空间小于200G时，自动发起邮件告警，发送给管理员。

4 应用效果

1) 当ESX主机无法ping通时，自动发起邮件告警，发送给管理员。管理员收到的内存告警邮件信息见图5。

图5 管理员收到的内存告警邮件信息

2) ESX主机CPU或内存使用率超过90%时，自动发起邮件告警，发送给管理员。管理员收到的内存告警邮件信息见图6。

图6 管理员收到的CPU告警邮件信息

3) 当ESX存储空间小于200G时，自动发起邮件告警，发送给管理员。管理员收到的存储告警邮件信息见图7。

图7 管理员收到的存储告警邮件信息

5 结 语

虚拟化架构是未来IT服务发展方向，在保障重要系统业务连续性运行、提升用户体验等方面具有积极作用，虚拟化架构的业务连续性依赖于强大的监控系统，将运维故障终止于发生初期是监控系统的目标。本文基于Zabbix的自动化监控系统实现了对虚拟化平台的监控，该系统已投产并稳定运行，极大地减轻了运维压力，提升了整体运维效率。运维人员日常只需查收相关的告警邮件，即可了解资源异常使用情况，做到提前干预，尽早处理，提升系统的可用性。当然，Zabbix的应用远不止上述监控功能，此外还包括操作系统日志监控、数据库监控、中间件监控、Web应用监控和机房环境监控等，同时可配合Grafana提供更优质的可视化用户体验。未来将继续开发Zabbix的更多应用场景，并整合各类运维事件，提供低成本、高效益的智能化统一监控运维平台。