轻量级日志系统Loki原理简介和使用

前言

这篇文章应朋友的要求，让写一篇loki日志系统，咱定义不容辞 一定要好好写 开干！

现实中的需求

公司的容器云运行的应用或某一个节点出现了问题，解决的思路

问题首先被prometheus监控

1、metric是来说明当前或者历史达到了某个值

2、alert设置metric达到某个特定的基数触发了告警

仅仅这些日志是不能够解决问题的 还需要看下应用的日志

k8s的基本单位是pod

pod把日志输出到stdout和stderr

当某个pod的内存变得很大

触发了我们的alert

这个时候管理员

去页面查询确认是哪个pod有问题

然后要确认pod内存变大的原因

我们还需要去查询pod的日志

如果没有日志系统

那么我们就需要到页面或者使用命令进行查询了

如果这个时候应用挂掉了 那么就没有办法再查询到相关日志了

解决该需求可供选择的方案

ELK

优势：

1、功能丰富，允许复杂的操作

劣势：

1、主流的ELK（全文检索）或者EFK比较重

2、ES复杂的搜索功能很多都用不上 规模复杂，资源占用高，操作苦难

大多数查询只关注一定时间范围和一些简单的参数（如host、service等）

3、Kibana和Grafana之间切换，影响用户体验

4、倒排索引的切分和共享的成本较高

Loki

1、最小化度量和日志的切换成本

有助于减少异常事件的响应时间和提高用户的体验

2、在查询语言的易操作性和复杂性之间可以达到一个权衡

3、更具成本效益

loki组件介绍

Promtail

• 用来将容器日志发送到 Loki 或者 Grafana 服务上的日志收集工具

• 该工具主要包括发现采集目标以及给日志流添加上 Label 标签 然后发送给 Loki

• Promtail 的服务发现是基于 Prometheus 的服务发现机制实现的

Loki

• 受 Prometheus 启发的可以水平扩展、高可用以及支持多租户的日志聚合系统

• 使用了和 Prometheus 相同的服务发现机制，将标签添加到日志流中而不是构建全文索引

• 从 Promtail 接收到的日志和应用的 metrics 指标就具有相同的标签集

• 不仅提供了更好的日志和指标之间的上下文切换，还避免了对日志进行全文索引

Grafana

• 一个用于监控和可视化观测的开源平台

• 支持非常丰富的数据源

• 在 Loki 技术栈中它专门用来展示来自 Prometheus 和 Loki 等数据源的时间序列数据

• 可进行查询、可视化、报警等操作

• 可以用于创建、探索和共享数据 Dashboard

• 鼓励数据驱动

Loki架构

1、

Loki使用了和prometheus一样的标签来作为索引

通过标签既可以查询日志的内容也可以查询到监控的数据

不但减少了两种查询之间的切换成本

也极大地降低了日志索引的存储

2、

Loki将使用与prometheus相同的服务发现和标签重新标记库编写了pormtail

在k8s中promtail以daemonset方式运行在每个节点中

通过kubernetes api等到日志的正确元数据

并将它们发送到Loki

日志的存储架构

Distributor

1、

promtail收集日志并将其发送给loki

Distributor就是第一个接收日志的组件

Loki通过构建压缩数据块来实现批处理和压缩数据

2、

组件ingester是一个有状态的组件

负责构建和刷新chunck

当chunk达到一定的数量或者时间后

刷新到存储中去

3、

每个流的日志对应一个ingester

当日志到达Distributor后

根据元数据和hash算法计算出应该到哪个ingester上面

4、为了冗余和弹性，我们将其复制n（默认情况下为3）次

Ingester

ingester接收到日志并开始构建chunk

将日志进行压缩并附加到chunk上面

一旦chunk“填满”（数据达到一定数量或者过了一定期限）

ingester将其刷新到数据库

我们对块和索引使用单独的数据库

因为它们存储的数据类型不同

刷新一个chunk之后

ingester然后创建一个新的空chunk并将新条目添加到该chunk中

Querier

1、

由Querier负责给定一个时间范围和标签选择器

Querier查看索引以确定哪些块匹配

并通过greps将结果显示出来

它还从Ingester获取尚未刷新的最新数据

2、

对于每个查询

一个查询器将为您显示所有相关日志

实现了查询并行化

提供分布式grep

即使是大型查询也是足够的

拓展性

• Loki的索引存储可以是cassandra/bigtable/dynamodb

• chuncks可以是各种对象存储

• Querier和Distributor都是无状态的组件

• 对于ingester他虽然是有状态的 但当新的节点加入或者减少整节点间的chunk会重新分配，以适应新的散列环

环境搭建(使用docker编排来实现)

安装loki、promtail、grafana

• 编写docker编排配置文件

vim docker-compose.yaml
version: "3"
networks:
  loki:
services:
  loki:
    image: grafana/loki:1.5.0
    ports:
      - "3100:3100"
command: -config.file=/etc/loki/local-config.yaml
    networks:
      - loki
  promtail:
    image: grafana/promtail:1.5.0
    volumes:
      - /var/log:/var/log
command: -config.file=/etc/promtail/docker-config.yaml
    networks:
      - loki
  grafana:
    image: grafana/grafana:latest
    ports:
      - "3000:3000"
    networks:
      - loki

• 启动安装

docker-compose up -d

docker-compose ps

• 访问 grafana界面

http://localhost:3000

默认的登陆账号admin/admin

然后添加loki数据源

url添加http://loki:3100/

点击Explore 选择Loki 选择相应的Label

也可以通过正则表达式来查询日志

上面咱说完了 liki架构、实现原理及环境搭建过程

现在就结束了吗? No 那多显得那么出类拔萃呀 哈哈

咱再结合一个具体的案例：

使用loki对接下k8s下面的pod日志

let's go !

具体过程如下：

1、nacos为注册中心

2、user和order为2个springboot项目

3、将user和order使用k8s部署

4、访问user接口 ，user访问order 打印出日志

5、该日志通过loki显示出来

1-4过程 咱们之前的文章介绍过

【实战】K8S部署Nacos微服务

朋友们如果自己想实际操练一遍的话可以先看下这篇文章 使用k8s把项目部署起来

部署的效果是

nacos界面

user和order服务都是k8s部署的

这里显示的ip是k8s集群下面的ip

• 查看pod

kubectl get pod

• 查看service服务

kubectl get svc

2个都是nodePort类型的

所以直接可以访问user服务的接口

• 查看user 这个pod的日志

kubectl logs -f user-5776d4b64c-xsb5c

现在loki有了,k8s pod 日志也有了 下面咱看看loki和k8s如何关联起来 达到通过loki查询k8s的效果

这里只需要实现 promtail访问到k8s日志就可以了

promtail可以直接访问到k8s集群内部的日志

也可以将k8s集群内部的日志挂载到宿主机器上 然后再通过promtail访问宿主机上的日志

这里介绍4种实现方式

咱们分别实现下看看

备注：这篇文章先简单介绍下4种方式的思路，下篇文章咱们针对这4种方式实现相应的效果

方式1:将默认路径 var/logs/*log 修改成/var/log/container

promtail可以直接访问到k8s集群内部的日志

首先需要知道 k8s集群下面的pod生成的日志 默认目录为/var/log/containers

1、咱先看看上面的promtail的docker-compose的配置命令

promtail:
    image: grafana/promtail:1.5.0
    volumes:
      - /var/log/container:/var/log/container
command: -config.file=/etc/promtail/docker-config.yaml
    networks:
      - loki

其中 /etc/promtail/docker-config.yaml

是访问的docker内部的配置文件

咱进去docker内部看下

a、查看容器id

docker ps |grep promtail

b、进入容器

docker exec -it 71cb21c2d0a3 sh

看到了

job=varlogs

对应的日志文件路径是 /var/log/*log

是不是有似曾相识的感觉

job对应varlogs

filenames是对应的日志路径 /var/log/*log下面的日志文件

当然只是在promtail容器内部的

在这里只需要将/var/log/*log路径修改成 /var/log/container/*log 这个路径就可以了

那如何修改呢

我们知道 这个配置文件是在容器内部的

要想修改这个配置文件 需要在宿主机也弄一份 然后修改宿主机上的这份文件 然后替换掉docker种的这个配置即可

重启部署下docker-compose

看到界面效果 发现问题了没？

1、路径不是修改成 /var/log/container/*log 这个了吗 怎么还是

/var/log下面的日志？

2、选中一个日志文件怎么显示不出来该文件的内容

这2个问题放到下篇文章解答下吧 （先埋个坑 哈哈 我这么这么坏）

方式2

- replacement: /var/log/container/*.log

这种方式也放到下篇文章再说吧

方式3：将k8s集群内部的日志挂载到宿主机器上 然后再通过promtail访问宿主机上的日志

这种方式 我试过了 也是达到期望效果的

1、

首先给springboot项目添加日志文件输出 咱们这个示例中 以user项目为例说下

• 增加日志文件

• 日志文件的输出目录是 /opt/logs

2、将springboot项目生成docker镜像 然后上传到阿里的镜像库

然后在k8s user 配置文件中引用这个镜像库

这些都在之前那篇文章中详细说过了 这里就不再附述了

这里只需要不同点

圈红的地方是添加的映射

volumeMounts 这个是将docker内部的/opt/logs目录作为挂载目录

volumes 这个是将宿主机中的

/Users/mengfanxiao/Documents/third_software/loki/log

目录作为映射目录 即docker中的/opt/logs下面的日志会映射到该目录下

需要注意：

我一开始用的目录是 /opt/logs 但是在我的mac环境中一直不能将docker中的日志目录映射到宿主机上 但 centos就可以 这个原因也放到下篇文章说下吧

3、最后 只需要让promtail访问/Users/mengfanxiao/Documents/third_software/loki/log

这个目录下面的日志就行了

至于怎么让promtail访问 下篇再说吧

方式4：promtail不是从/var/log目录下读取的日志嘛 那么我将user日志输出到/var/log 下面不就行了

可能遇到的问题

• 如果k8s状态是start fail状态 则service暴露NodePort的端口也访问不了的情况下 需要重新启动下k8s

启动方式 可以参考下我之前的那篇文章

K8S原理简介及环境搭建

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