statCollector

Техническое задание "StatCollector" — высоконагруженный сервер сбора и агрегации метрик

Наименование системы

"StatCollector" — высокопроизводительный TCP-сервер для приёма, агрегации и хранения статистических метрик в реальном времени на языке C++.

Предметная область

В современных распределённых системах (микросервисы, IoT-устройства, веб-приложения) критически важно собирать и агрегировать метрики в реальном времени:

количество запросов к API;
время ответа (latency);
ошибки (HTTP 5xx, таймауты);
загрузка CPU/памяти;
бизнес-метрики (количество продаж, активных пользователей).

Задача — разработать упрощённый аналог систем мониторинга (StatsD, Prometheus), который принимает метрики от множества источников, агрегирует их по заданным интервалам и предоставляет доступ к агрегированным данным.

Постановка задачи

Разработать сервер на C++, который:

принимает TCP-подключения от произвольного числа клиентов (агентов мониторинга);
принимает метрики в текстовом формате;
агрегирует метрики за заданные временные интервалы (например, за 5 секунд, 1 минуту);
поддерживает разные типы метрик (счётчики, текущие значения, таймеры);
предоставляет доступ к агрегированным данным через отдельный интерфейс (TCP или простая HTTP-обвязка);
выдерживает высокую нагрузку по приёму метрик (десятки тысяч событий в секунду).

Функциональные требования

ID	Требование
FR1	Клиент подключается по TCP и отправляет метрику в формате: `metric_name:value
FR2	Поддержка типов метрик: • `counter` — счётчик (суммируется за интервал) • `gauge` — текущее значение (записывается последнее) • `timer` — время в мс (вычисляется среднее, p95)
FR3	Автоматическая агрегация метрик по временным окнам (например, каждые 5 секунд)
FR4	Возможность запросить агрегированные метрики по команде `STATS metric_name`
FR5	Поддержка множества одновременных клиентских подключений
FR6	Поддержка тегов для метрик: `api_requests:1
FR7	(Опционально) Экспорт метрик в формате Prometheus через HTTP-эндпоинт `/metrics`

Нефункциональные требования

ID	Требование
NFR1	Сервер должен выдерживать приём не менее 50 000 метрик в секунду
NFR2	Среднее время обработки одной метрики — не более 50 мкс
NFR3	Отсутствие гонок данных при конкурентном приёме метрик
NFR4	Устойчивость к некорректным форматам метрик (сервер не падает)
NFR5	Автоматическая очистка старых агрегированных данных

Технологический стек

Компонент	Технология	Обоснование
Язык	C++17/20	Максимальная производительность
Сеть	Boost.Asio	Асинхронный ввод-вывод для тысяч подключений
Хранилище	`std::unordered_map` + шардирование	Высокая производительность при конкурентном доступе
Агрегация	Инкрементальные алгоритмы (P² для квантилей)	Минимальные накладные расходы
Многопоточность	Пул потоков + lock-free очереди	Максимальная пропускная способность
Тестирование	Самописный генератор нагрузки на C++	Полный контроль над тестированием

Результаты (Deliverables)
Исходный код сервера на C++ с CMake
Тестовый клиент для ручной проверки (или инструкция по подключению через netcat/telnet)
Нагрузочный генератор для автоматического тестирования
Отчёт с:
- Архитектурой и принятыми решениями
- Результатами нагрузочного тестирования (таблицы, графики)
- Анализом узких мест
- Рекомендациями по улучшению

6 KiB Raw Blame History Unescape Escape

statCollector

6 KiB

Raw Blame History