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OpenTelemetry C++实现

介绍​

OpenTelemetry是一个开源的观测性框架，用于生成、收集和管理遥测数据（如追踪、指标和日志）。C++实现提供了高性能的API，适用于需要低延迟的系统。本文将介绍如何在C++项目中集成OpenTelemetry。

备注

OpenTelemetry C++ SDK目前支持追踪(Tracing)和指标(Metrics)，日志(Logs)功能仍在开发中。

安装与设置​

首先，安装OpenTelemetry C++ SDK的依赖项：

# 使用vcpkg安装（推荐）
vcpkg install opentelemetry-cpp

基础追踪示例​

以下是一个简单的追踪示例，展示如何创建Span：

#include <opentelemetry/trace/provider.h>
#include <opentelemetry/exporters/ostream/span_exporter.h>
#include <opentelemetry/sdk/trace/simple_processor.h>
#include <opentelemetry/sdk/trace/tracer_provider.h>

namespace trace_api = opentelemetry::trace;
namespace trace_sdk = opentelemetry::sdk::trace;

void InitTracer() {
  auto exporter = std::unique_ptr<trace_sdk::SpanExporter>(
      new opentelemetry::exporter::trace::OStreamSpanExporter);
  auto processor = std::unique_ptr<trace_sdk::SpanProcessor>(
      new trace_sdk::SimpleSpanProcessor(std::move(exporter)));
  auto provider = nostd::shared_ptr<trace_api::TracerProvider>(
      new trace_sdk::TracerProvider(std::move(processor)));
  trace_api::Provider::SetTracerProvider(provider);
}

int main() {
  InitTracer();
  auto tracer = trace_api::Provider::GetTracerProvider()->GetTracer("demo");
  auto span = tracer->StartSpan("MySpan");
  // ... 业务逻辑
  span->End();
  return 0;
}

输出示例：

{
  "name": "MySpan",
  "trace_id": "7b9d...",
  "span_id": "5678...",
  "start_time": "2023-01-01T00:00:00Z",
  "end_time": "2023-01-01T00:00:01Z"
}

关键概念​

1. Tracer Provider​

管理Tracer实例的创建和配置。

2. Span​

表示一个工作单元，具有：

  • 开始/结束时间
  • 状态码
  • 属性（键值对）
  • 事件（带时间戳的日志）

3. Context Propagation​

跨服务传递追踪上下文：

实际案例：Web服务追踪​

假设我们有一个HTTP服务，需要追踪请求处理过程：

#include <opentelemetry/trace/propagation/http_trace_context.h>

void HandleRequest(const HttpRequest& req, HttpResponse& res) {
  auto tracer = trace_api::Provider::GetTracerProvider()->GetTracer("web");
  
  // 从HTTP头提取上下文
  auto ctx = opentelemetry::trace::propagation::Extract(
      req.headers, [](const std::string& key) { return req.GetHeader(key); });
  
  auto span = tracer->StartSpan("HandleRequest", {ctx});
  
  // 添加属性
  span->SetAttribute("http.method", req.method);
  span->SetAttribute("http.path", req.path);
  
  try {
    ProcessRequest(req, res);  // 业务逻辑
    span->SetStatus(trace_api::StatusCode::kOk);
  } catch (...) {
    span->SetStatus(trace_api::StatusCode::kError);
    throw;
  }
  
  span->End();
}

指标收集​

OpenTelemetry C++也支持指标收集：

#include <opentelemetry/metrics/provider.h>

void InitMeter() {
  auto provider = std::make_shared<metrics_sdk::MeterProvider>();
  metrics_api::Provider::SetMeterProvider(provider);
}

void RecordMetrics() {
  auto meter = metrics_api::Provider::GetMeterProvider()->GetMeter("app");
  auto counter = meter->CreateIntCounter("requests.count");
  counter->Add(1, {{"route", "/home"}});
}

总结​

通过OpenTelemetry C++ SDK，你可以：

  1. 自动生成分布式追踪数据
  2. 收集应用指标
  3. 通过上下文传播实现端到端追踪
最佳实践
  • 为关键操作创建有意义的Span名称
  • 合理设置Span的属性和状态
  • 在微服务环境中确保上下文正确传播

延伸学习​

  1. OpenTelemetry官方文档
  2. 练习：尝试将OpenTelemetry集成到一个简单的gRPC服务中
  3. 进阶：探索自定义的Span导出器（如导出到Jaeger）