مانیتورینگ اپلیکیشن با Prometheus: راهنمای کامل و کاربردی

فرض کنید در نیمه‌شب، سرور اپلیکیشن شما ناگهان تحت بار شدید قرار می‌گیرد و یکی از سرویس‌ها از کار می‌افتد؛ کاربران نمی‌توانند وارد حساب کاربری خود شوند و تیم پشتیبانی تا صبح متوجه این بحران نمی‌شود. نتیجه این وضعیت می‌تواند نارضایتی کاربران، کاهش اعتبار برند و شاید از دست رفتن فرصت‌های مهم باشد. سرعت، پایداری و واکنش‌پذیری سه اصل حیاتی برای نرم‌افزارها هستند، مانیتورینگ اپلیکیشن با Prometheus یکی از قابل‌اعتمادترین راه‌کارها برای نظارت مستمر و دقیق بر عملکرد سیستم‌ها و سرویس‌ها است. این ابزار متن‌باز که در ابتدا توسط SoundCloud توسعه یافت، امروزه یکی از ستون‌های اصلی مانیتورینگ در زیرساخت‌های مبتنی بر کلود و میکروسرویس‌ها است.

در این مقاله از بلاگ دواپس ایران، با زبانی ساده و کاربردی به شما نشان خواهیم داد که چگونه می‌توان با استفاده از Prometheus، دیدی دقیق و لحظه‌به‌لحظه نسبت به رفتار اپلیکیشن خود داشت. اگر به دنبال افزایش کارایی، امنیت و پیشگیری هوشمندانه از مشکلات احتمالی هستید، مطالعه این راهنمای کامل را از دست ندهید.

Prometheus چیست؟

Prometheus یک سیستم مانیتورینگ و هشداردهی متن‌باز (Open-source) است که در سال ۲۰۱۲ توسط تیم مهندسی SoundCloud توسعه داده شد و امروزه یکی از محبوب‌ترین ابزارهای مانیتورینگ در دنیای توسعه نرم‌افزار و زیرساخت است. این ابزار، به‌ویژه در زیرساخت‌های مبتنی بر کلود، داکر، کوبرنتیز و میکروسرویس‌ها عملکرد بسیار مؤثری دارد.

Prometheus داده‌ها را به‌صورت سری‌های زمانی (time-series) از منابع مختلف جمع‌آوری کرده، آن‌ها را ذخیره و تحلیل می‌کند و به کمک زبان قدرتمند PromQL امکان استخراج گزارش‌های دقیق و مانیتورینگ لحظه‌ای را می‌دهد. در یک نظرسنجی که توسط CNCF در سال 2024 انجام شد، Prometheus به‌عنوان اولین انتخاب بیش از ۷۲٪ تیم‌های DevOps برای مانیتورینگ اپلیکیشن در محیط‌های داینامیک اعلام شد.

به بیان ساده، Prometheus مانند دوربینی دقیق و همیشه‌هوشیار است که عملکرد اپلیکیشن شما را به‌صورت زنده زیر نظر دارد؛ چه پردازشگر داغ کند، چه دیتابیس سنگین شود یا شبکه درگیر ترافیک بالا شود، اولین کسی که متوجه شود Prometheus است.

دواپس ایران ارائه‌دهنده خدمات دواپس برای توسعه و بهبود عملکرد تیم‌ها مانند تولیدکننده محصولات نرم‌افزاری، استارتاپ‌ها، شرکت‌های تولیدی و سازمان های کوچک و بزرگ

چرا  Prometheus را برای مانیتورینگ اپلیکیشن انتخاب کنیم؟

انتخاب ابزار مناسب برای مانیتورینگ اپلیکیشن، تفاوت میان واکنش سریع به خطا و سردرگمی در برابر بحران است. Prometheus با مجموعه‌ای از ویژگی‌های منحصربه‌فرد، یکی از مطمئن‌ترین گزینه‌ها برای مانیتورینگ دقیق و کارآمد اپلیکیشن‌ها است. در ادامه به دلایل اصلی این انتخاب اشاره می‌کنیم:

معماری مستقل و بدون وابستگی به ذخیره‌سازی خارجی

Prometheus برخلاف بسیاری از ابزارهای دیگر، به هیچ دیتابیس خارجی نیاز ندارد. این سیستم از یک دیتابیس داخلی قدرتمند برای ذخیره‌سازی داده‌های سری زمانی استفاده می‌کند. همین موضوع باعث می‌شود نصب، راه‌اندازی و نگهداری Prometheus بسیار ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر باشد. یکی دیگر از ابزار های مانتورینگ که به شما پیشنهاد می‌کنیم، Zabbix است. برای آشنایی بیشتر مطلب آشنایی با Zabbix را از بلاگ ما بخوانید.

زبان کوئری‌نویسی PromQL

زبان اختصاصی Prometheus به نام PromQL، یکی از قدرتمندترین زبان‌های کوئری‌نویسی در دنیای مانیتورینگ است. با PromQL می‌توانید به راحتی رفتار سرویس‌ها، میزان تأخیر، تعداد درخواست‌ها، وضعیت سرورها و صدها شاخص دیگر را در هر لحظه تحلیل کنید. حتی می‌توانید هشدارهایی بسیار دقیق با شرط‌های چندمرحله‌ای تعریف نمایید.

یکپارچگی کامل با زیرساخت‌های ابری و کوبرنتیز

اگر اپلیکیشن شما در محیط‌های container-based مثل Docker یا Kubernetes اجرا می‌شود، Prometheus بهترین دوست شماست. این ابزار توانایی کشف خودکار سرویس‌ها (Service Discovery) و جمع‌آوری داده‌ها از Podها، Nodeها و Serviceها را دارد و به طور کامل با کوبرنتیز یکپارچه می‌شود. برای مطالعه بیشتر مقاله کوبرنتیز (Kubernetes) چیست و چه کاربردی دارد؟ را از بلاگ ما بخوانید.

پشتیبانی از Exporterهای متنوع

Prometheus از مجموعه‌ای بزرگ از Exporterها پشتیبانی می‌کند. این افزونه‌ها داده‌های ابزارهای مختلف مثل MySQL ،NGINX ،Redis ،PostgreSQL ،Node.js  Python و ده‌ها سرویس دیگر را به قالب قابل‌درک برای Prometheus تبدیل می‌کنند. یعنی تنها با نصب یک exporter، می‌توانید وضعیت یک دیتابیس یا سرویس را در لحظه زیر نظر بگیرید.

هشداردهی پیشرفته با Alert manager

Prometheus با ابزار مکمل خود یعنی Alert manager می‌تواند در صورت بروز خطا یا وضعیت بحرانی، به‌صورت خودکار پیام هشدار به ایمیل، Slack ،PagerDuty یا سایر سیستم‌ها ارسال کند. این یعنی هیچ خطایی بدون هشدار باقی نمی‌ماند.

اکوسیستم فعال و پشتیبانی قوی

Prometheus بخشی از بنیاد CNCF است و جامعه بسیار بزرگی از کاربران و توسعه‌دهندگان فعال دارد. منابع آموزشی، مستندات به‌روز، پلاگین‌ها و ابزارهای جانبی متعددی برای آن در دسترس است، که یادگیری و گسترش آن را ساده‌تر می‌کند.

Prometheus چگونه کار می‌کند و چگونه به مانیتورینگ اپلیکیشن‌ها کمک می‌کند؟

برای درک دقیق مانیتورینگ اپلیکیشن با Prometheus، باید بدانیم این ابزار چطور داده‌ها را جمع‌آوری، پردازش و نمایش می‌دهد. عملکرد Prometheus را می‌توان در چند بخش کلیدی زیر توضیح داد:

Data Scraping (جمع‌آوری داده‌ها به روش Pull)

Prometheus برخلاف برخی ابزارهای دیگر که از روش Push برای دریافت داده‌ها استفاده می‌کنند، معماری Pull-based دارد. یعنی خودش به سراغ سرویس‌ها یا اپلیکیشن‌ها می‌رود و از آن‌ها داده جمع می‌کند. این سرویس‌ها یا باید به‌صورت مستقیم داده‌ها را در قالب مشخص ارائه دهند (از طریق HTTP endpoint) یا از طریق Exporterهایی که داده را به فرمت Prometheus تبدیل می‌کنند.

Time Series Database (ذخیره‌سازی سری زمانی)

تمام داده‌هایی که Prometheus جمع‌آوری می‌کند، به‌صورت سری‌های زمانی (Time Series) ذخیره می‌شوند. یعنی هر داده شامل یک مقدار، یک timestamp و یک مجموعه label است. این ساختار، تحلیل تغییرات در طول زمان را بسیار ساده و قدرتمند می‌سازد. مثلاً می‌توان روند مصرف CPU در ۲۴ ساعت گذشته را مشاهده و تحلیل کرد.

بیشتر بخوانید: 

• آشنایی با ابزار های مانیتوریگ کوبرنتیز + اهمیت مانیتورینگ در کوبرنتیز
• نرم افزار Grafana چیست؟ راهنمای استفاده برای داشبوردهای DevOps
• Terraform چیست و چگونه زیرساخت را به کد تبدیل می‌کند؟

PromQL (زبان کوئری اختصاصی)

برای تحلیل داده‌های ذخیره‌شده، Prometheus از یک زبان بسیار قدرتمند به نام PromQL استفاده می‌کند. این زبان به شما اجازه می‌دهد هر نوع محاسبه‌ای روی داده‌ها انجام دهید: میانگین، بیشینه، کمینه، نرخ تغییر، فیلتر کردن بر اساس لیبل‌ها و ده‌ها قابلیت دیگر. با PromQL می‌توان شرایط هشداردهنده را هم تعریف کرد.

Exporterها (واسطه جمع‌آوری داده‌ها)

خیلی از اپلیکیشن‌ها به صورت پیش‌فرض داده‌های قابل مانیتورینگ ندارند. در این موارد از Exporter استفاده می‌شود. Exporterها برنامه‌هایی هستند که اطلاعات اپلیکیشن یا سرویس مورد نظر (مثل NGINX، MySQL یا Redis) را جمع‌آوری کرده و در قالب قابل‌خواندن برای Prometheus در یک endpoint ارائه می‌دهند. برای مطالعه مقاله Endpoint (نقطه پایانی) چیست؟ را بخوانید.

Service Discovery (شناسایی خودکار سرویس‌ها)

در زیرساخت‌های پویا مانند Kubernetes یا Docker، ممکن است سرویس‌ها مدام تغییر کنند. Prometheus با قابلیت Service Discovery به‌صورت خودکار endpointهای جدید را شناسایی کرده و شروع به جمع‌آوری داده از آن‌ها می‌کند. این ویژگی برای مانیتورینگ اپلیکیشن‌هایی که مقیاس‌پذیر و دینامیک هستند بسیار حیاتی است.

Alert manager (مدیریت هشدارها)

Prometheus فقط ابزار مانیتورینگ نیست. این ابزار می‌تواند در صورت بروز مشکل، هشدارهای خودکار ایجاد کرده و به تیم مربوطه اطلاع‌رسانی کند. Alert manager، وظیفه ارسال این هشدارها به Slack، ایمیل، PagerDuty و سایر سیستم‌ها را دارد. هشدارها کاملاً قابل شخصی‌سازی هستند و می‌توانند براساس داده‌های لحظه‌ای یا میانگین‌های زمانی صادر شوند.

Visualization (نمایش داده‌ها با Grafana)

Prometheus به تنهایی داشبورد گرافیکی ساده دارد، اما می‌توان آن را به Grafana متصل کرد تا داشبوردهای زیبا، حرفه‌ای و قابل شخصی‌سازی ساخت. این داشبوردها وضعیت اپلیکیشن‌ها، سرورها، APIها و سایر اجزای سیستم را در یک نگاه قابل بررسی می‌کنند.

Labels (برچسب‌گذاری هوشمند برای فیلتر و گروه‌بندی)

یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد Prometheus، استفاده از Label در کنار هر داده است. مثلاً می‌توانید برای یک متریک مانند http_requests_total برچسب‌هایی مثل method="GET" یا status="500" تعیین کنید. این باعث می‌شود بتوانید داده‌ها را دقیق‌تر فیلتر کرده یا نمودارهای دقیق‌تری بسازید.

چند مثال کاربردی از Prometheus برای مانیتورینگ اپلیکیشن 

در این بخش، با چند مثال کاربردی از مانیتورینگ اپلیکیشن با Prometheus آشنا می‌شویم که نشان می‌دهند چطور می‌توان از این ابزار قدرتمند برای رصد دقیق و هوشمندانه وضعیت اپ‌ها استفاده کرد. این مثال‌ها کمک می‌کنند بهتر بفهمیم Prometheus چیست و چطور به تیم‌های فنی در افزایش پایداری و شناسایی سریع خطاها کمک می‌کند.

مثال اول: مانیتورینگ سلامت API

فرض کنید شما یک اپلیکیشن وب دارید که از طریق API به کاربران خدمات می‌دهد. با Prometheus می‌توانید تعداد درخواست‌های موفق (status=200) و ناموفق (status=500, status=404) را مانیتور کنید. کافی‌ست در اپ خود endpoint مخصوص Prometheus را پیاده‌سازی یا از Exporter مناسب استفاده کنید. سپس با PromQL، نموداری بسازید که نرخ خطاها در ۵ دقیقه اخیر را نمایش دهد. اگر نرخ خطا از حد خاصی عبور کرد، Alert manager هشدار می‌فرستد.

مثال دوم: بررسی عملکرد دیتابیس

فرض کنید اپلیکیشن شما از MySQL یا PostgreSQL استفاده می‌کند. با نصب Exporter مخصوص این دیتابیس‌ها (مثل my sql_exporter یا postgres_exporter) می‌توانید معیارهایی مثل:

● تعداد کانکشن‌های فعال

● زمان پاسخ‌دهی به کوئری‌ها

● درصد مصرف CPU و حافظه توسط دیتابیس

را در داشبورد Prometheus یا Grafana ببینید. اگر مثلاً تاخیر کوئری‌ها بیشتر از ۲ ثانیه شود، سیستم هشدار می‌دهد که شاید لازم باشد ایندکس‌های پایگاه داده بررسی شوند.

مثال سوم: بررسی سلامت میکروسرویس‌ها در Kubernetes

در معماری میکروسرویس، صدها سرویس کوچک با هم کار می‌کنند. Prometheus می‌تواند با قابلیت Service Discovery در Kubernetes، وضعیت پادها (Pods) و کانتینرها را بررسی کند: آیا سالم‌اند؟ چقدر رم و CPU مصرف می‌کنند؟ چند بار ری‌استارت شده‌اند؟ این اطلاعات می‌تواند به تیم فنی کمک کند قبل از اینکه کاربر متوجه شود، مشکل را شناسایی و رفع کنند.

مثال چهارم: مانیتورینگ مصرف منابع سرور

با نصب node_exporter روی سرورها، می‌توان متریک‌های سیستمی مثل:

● بار پردازنده (CPU Load)

● مصرف رم

● فضای دیسک

● وضعیت شبکه

را به Prometheus فرستاد. در این صورت می‌توان فهمید که مثلاً اگر اپلیکیشن کند شده، آیا دلیلش کمبود منابع سرور است یا مشکل در کد.

مثال پنجم: اندازه‌گیری Latency در بار بالا

در زمان اجرای تست‌های فشار (Load Testing) با ابزارهایی مثل JMeter یا k6، می‌توان با Prometheus نرخ پاسخ‌گویی سیستم را در لحظات مختلف مشاهده کرد. آیا در ۱۰۰۰ کاربر همزمان، زمان پاسخ‌گویی هنوز زیر ۵۰۰ میلی‌ثانیه مانده؟ اگر نه، کدام سرویس Bottleneck ایجاد کرده؟

سخن آخر

مانیتورینگ اپلیکیشن با Prometheus یکی از ضروری‌ترین ابزارها برای تیم‌های DevOps و توسعه‌دهندگان است. این سیستم مانیتورینگ متن‌باز با قابلیت‌های برجسته‌ای مانند جمع‌آوری داده‌های متریک، پشتیبانی از زبان پرس‌وجوی PromQL، هشداردهی هوشمند و یکپارچگی کامل با Grafana و Kubernetes، به شما کمک می‌کند که عملکرد اپلیکیشن‌ها و زیرساخت‌ها را در لحظه رصد کرده و پیش از وقوع بحران، آن را شناسایی و رفع کنید. دواپس ایران ارائه دهنده تخصصی ترین خدمات پشتیبانی شبکه و خدمات لینوکس در مسیر توسعه نرم افزار و ارائه راهکار های متناسب با نیاز شما در این مسیر همراه شما خواهد بود.