Интеграция Prometheus метрик в C++: библиотека prometheus-cpp

Prometheus метрики в C++: библиотека prometheus-cpp

В современной разработке программного обеспечения мониторинг стал неотъемлемой частью production-систем. Prometheus — одно из самых популярных решений для сбора и анализа метрик. Если вы пишете на C++ и хотите добавить мониторинг в своё приложение, библиотека prometheus-cpp — это то, что вам нужно. Она предоставляет полную поддержку типов метрик Prometheus и позволяет легко экспортировать их через HTTP.

Что такое prometheus-cpp?

prometheus-cpp — это клиентская библиотека для C++, которая реализует протокол экспорта метрик Prometheus. Она поддерживает все основные типы метрик: Counter, Gauge, Histogram и Summary. Библиотека написана на современном C++ (C++11 и выше), не имеет внешних зависимостей (кроме стандартной библиотеки и libcurl для HTTP-сервера) и активно поддерживается сообществом.

Установка

Самый простой способ установки — через vcpkg или Conan. Для vcpkg выполните:

vcpkg install prometheus-cpp

Если вы предпочитаете собирать вручную, клонируйте репозиторий и используйте CMake:

git clone https://github.com/jupp0r/prometheus-cpp.git
cd prometheus-cpp
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j4
sudo make install

Основные концепции

Библиотека строится вокруг следующих компонентов:

• Registry — реестр, который хранит все метрики приложения.
• Counter — счётчик, который только увеличивается (например, количество запросов).
• Gauge — значение, которое может как увеличиваться, так и уменьшаться (например, количество активных соединений).
• Histogram — гистограмма для измерения распределения значений (например, время ответа).
• Summary — квантильная оценка (похожа на гистограмму, но вычисляет точные перцентили).

Пример: создание Counter и Gauge

Рассмотрим простой пример — HTTP-сервер, который считает количество запросов и отслеживает количество активных соединений.

#include <prometheus/counter.h>
#include <prometheus/gauge.h>
#include <prometheus/registry.h>
#include <prometheus/exposer.h>

int main() {
    // Создаём реестр метрик
    auto registry = std::make_shared<prometheus::Registry>();

    // Создаём семейство Counter
    auto& counter_family = prometheus::BuildCounter()
        .Name("http_requests_total")
        .Help("Total number of HTTP requests")
        .Register(*registry);

    // Добавляем метку "method" со значением "GET"
    auto& http_requests = counter_family.Add({{"method", "GET"}});

    // Создаём семейство Gauge
    auto& gauge_family = prometheus::BuildGauge()
        .Name("active_connections")
        .Help("Number of active connections")
        .Register(*registry);

    auto& active_connections = gauge_family.Add({});

    // Экспортируем метрики на порту 8080
    prometheus::Exposer exposer("0.0.0.0:8080");
    exposer.RegisterCollectable(registry);

    // Имитация работы
    while (true) {
        http_requests.Increment();    // +1 к счётчику
        active_connections.Set(42);   // устанавливаем значение 42
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }

    return 0;
}

Пример: Histogram для времени ответа

Гистограммы полезны для замера латентности. Определим бакеты для времени ответа:

#include <prometheus/histogram.h>

// Создаём гистограмму с бакетами: 0.1, 0.5, 1.0, 2.5, 5.0 секунд
auto& histogram_family = prometheus::BuildHistogram()
    .Name("http_request_duration_seconds")
    .Help("Request latency in seconds")
    .Register(*registry);

auto& request_duration = histogram_family.Add(
    {{"handler", "/api/v1"}},
    prometheus::Histogram::BucketBoundaries{0.1, 0.5, 1.0, 2.5, 5.0}
);

// При каждом запросе замеряем время и записываем
auto start = std::chrono::steady_clock::now();
// ... обработка запроса ...
auto end = std::chrono::steady_clock::now();
std::chrono::duration<double> elapsed = end - start;
request_duration.Observe(elapsed.count());

Экспорт метрик через HTTP

Для того чтобы Prometheus мог собирать метрики, необходимо запустить HTTP-сервер, который отдаёт их в текстовом формате. Библиотека предоставляет класс Exposer, который делает это автоматически. По умолчанию он слушает на указанном адресе