开发一个二方包，优雅地为系统接入ELK（elasticsearch+logstash+kibana）

Posted on by hackdl

去年公司由于不断发展，内部自研系统越来越多，所以后来搭建了一个日志收集平台，并将日志收集功能以二方包形式引入各个自研系统，避免每个自研系统都要建立一套自己的日志模块，节约了开发时间，管理起来也更加容易。
这篇文章主要介绍如何编写二方包，并整合到各个系统中。

先介绍整个ELK日志平台的架构。其中xiaobawang-log就是今天的主角。

xiaobawang-log主要收集三种日志类型：

  1. 系统级别日志： 收集系统运行时产生的各个级别的日志（ERROR、INFO、WARN、DEBUG和TRACER），其中ERROR级别日志是我们最关心的。
  2. 用户请求日志： 主要用于controller层的请求，捕获用户请求信息和响应信息、以及来源ip等，便于分析用户行为。
  3. 自定义操作日志： 顾名思义，就是收集手动打的日志。比如定时器执行开始，都会习惯性写一个log.info(“定时器执行开始！”)的描述，这种就是属于自定义操作日志的类型。

二方包开发

先看目录结构

废话不多说，上代码。
1、首先创建一个springboot项目，引入如下包：


    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-web


    net.logstash.logback
    logstash-logback-encoder
    7.0.1


    ch.qos.logback
    logback-core
    1.2.10


    ch.qos.logback
    logback-classic
    1.2.10


    ch.qos.logback
    logback-access
    1.2.10


    cn.hutool
    hutool-all
    5.7.18


    org.projectlombok
    lombok
    true
    1.18.26


    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-aop

SysLog实体类

public class SysLog {

    /**
     * 日志名称
     */
    private String logName;

    /**
     * ip地址
     */
    private String ip;

    /**
     * 请求参数
     */
    private String requestParams;

    /**
     * 请求地址
     */
    private String requestUrl;

    /**
     * 用户ua信息
     */
    private String userAgent;

    /**
     * 请求时间
     */
    private Long useTime;

    /**
     * 请求时间
     */
    private String exceptionInfo;

    /**
     * 响应信息
     */
    private String responseInfo;

    /**
     * 用户名称
     */
    private String username;

    /**
     * 请求方式
     */
    private String requestMethod;

}

LogAction

创建一个枚举类，包含三种日志类型。

public enum LogAction {

    USER_ACTION("用户日志", "user-action"),
    SYS_ACTION("系统日志", "sys-action"),
    CUSTON_ACTION("其他日志", "custom-action");

    private final String action;

    private final String actionName;

    LogAction(String action,String actionName) {
        this.action = action;
        this.actionName = actionName;
    }

    public String getAction() {
        return action;
    }

    public String getActionName() {
        return actionName;
    }

}

配置logstash

更改logstash配置文件，将index名称更改为log-%{[appname]}-%{+YYYY.MM.dd}-%{[action]}，其中appname为系统名称，action为日志类型。
整个es索引名称是以“系统名称+日期+日志类型”的形式。比如“mySystem-2023.03.05-system-action”表示这个索引，是由mySystem在2023年3月5日产生的系统级别的日志。

# 输入端
input {
  stdin { } 
  #为logstash增加tcp输入口，后面springboot接入会用到
  tcp {
      mode => "server"
      host => "0.0.0.0"
      port => 5043
      codec => json_lines
  }
}
 
#输出端
output {
  stdout {
    codec => rubydebug
  }
  elasticsearch {
    hosts => ["http://你的虚拟机ip地址:9200"]
    # 输出至elasticsearch中的自定义index名称
    index => "log-%{[appname]}-%{+YYYY.MM.dd}-%{[action]}"
  }
  stdout { codec => rubydebug }
}

AppenderBuilder

使用编程式配置logback，AppenderBuilder用于创建appender。

  • 这里会创建两种appender。consoleAppender负责将日志打印到控制台，这对开发来说是十分有用的。而LogstashTcpSocketAppender则负责将日志保存到ELK中。
  • setCustomFields中的参数，对应上面logstash配置文件的参数[appname]和[action]。
@Component
public class AppenderBuilder {

    public static final String SOCKET_ADDRESS = "你的虚拟机ip地址";

    public static final Integer PORT = 5043;//logstash tcp输入端口

    /**
     * logstash通信Appender
     * @param name
     * @param action
     * @param level
     * @return
     */
    public LogstashTcpSocketAppender logAppenderBuild(String name, String action, Level level) {
        LoggerContext context = (LoggerContext) LoggerFactory.getILoggerFactory();
        LogstashTcpSocketAppender appender = new LogstashTcpSocketAppender();
        appender.setContext(context);
        //设置logstash通信地址
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress(SOCKET_ADDRESS, PORT);
        appender.addDestinations(inetSocketAddress);
        LogstashEncoder logstashEncoder = new LogstashEncoder();
        //对应前面logstash配置文件里的参数
        logstashEncoder.setCustomFields("{"appname":"" + name + "","action":"" + action + ""}");
        appender.setEncoder(logstashEncoder);

        //这里设置级别过滤器
        LevelFilter levelFilter = new LevelFilter();
        levelFilter.setLevel(level);
        levelFilter.setOnMatch(ACCEPT);
        levelFilter.setOnMismatch(DENY);
        levelFilter.start();
        appender.addFilter(levelFilter);
        appender.start();

        return appender;
    }
    
    
    /**
     * 控制打印Appender
     * @return
     */
    public ConsoleAppender consoleAppenderBuild() {
        ConsoleAppender consoleAppender = new ConsoleAppender();
        LoggerContext context = (LoggerContext) LoggerFactory.getILoggerFactory();
        PatternLayoutEncoder encoder = new PatternLayoutEncoder();
        encoder.setContext(context);
        //设置格式
        encoder.setPattern("%red(%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}) %green([%thread]) %highlight(%-5level) %boldMagenta(%logger) - %cyan(%msg%n)");
        encoder.start();
        consoleAppender.setEncoder(encoder);
        consoleAppender.start();
        return consoleAppender;

    }

LoggerBuilder

LoggerBuilder主要用于创建logger类。创建步骤如下：

  1. 获取logger上下文。
  2. 从上下文获取logger对象。创建过的logger会保存在LOGCONTAINER中，保证下次获取logger不会重复创建。这里使用ConcurrentHashMap防止出现并发问题。
  3. 创建appender，并将appender加入logger对象中。
@Component
public class LoggerBuilder {
    @Autowired
    AppenderBuilder appenderBuilder;

    @Value("${spring.application.name:unknow-system}")
    private String appName;

    private static final Map LOGCONTAINER = new ConcurrentHashMap();

    public Logger getLogger(LogAction logAction) {
        Logger logger = LOGCONTAINER.get(logAction.getActionName() + "-" + appName);
        if (logger != null) {
            return logger;
        }
        logger = build(logAction);
        LOGCONTAINER.put(logAction.getActionName() + "-" + appName, logger);

        return logger;
    }

    public Logger getLogger() {
        return getLogger(LogAction.CUSTON_ACTION);
    }

    private Logger build(LogAction logAction) {
        //创建日志appender
        List list = createAppender(appName, logAction.getActionName());
        LoggerContext context = (LoggerContext) LoggerFactory.getILoggerFactory();
        Logger logger = context.getLogger(logAction.getActionName() + "-" + appName);
        logger.setAdditive(false);
        //打印控制台appender
        ConsoleAppender consoleAppender = appenderBuilder.consoleAppenderBuild();
        logger.addAppender(consoleAppender);
        list.forEach(appender -> {
            logger.addAppender(appender);
        });
        return logger;
    }

    /**
     * LoggerContext上下文中的日志对象加入appender
     */
    public void addContextAppender() {
        //创建四种类型日志
        String action = LogAction.SYS_ACTION.getActionName();
        List list = createAppender(appName, action);
        LoggerContext context = (LoggerContext) LoggerFactory.getILoggerFactory();
        //打印控制台
        ConsoleAppender consoleAppender = appenderBuilder.consoleAppenderBuild();
        context.getLoggerList().forEach(logger -> {
            logger.setAdditive(false);
            logger.addAppender(consoleAppender);
            list.forEach(appender -> {
                logger.addAppender(appender);
            });
        });
    }

    /**
     * 创建连接elk的appender，每一种级别日志创建一个appender
     *
     * @param name
     * @param action
     * @return
     */
    public List createAppender(String name, String action) {
        List list = new ArrayList();
        LogstashTcpSocketAppender errorAppender = appenderBuilder.logAppenderBuild(name, action, Level.ERROR);
        LogstashTcpSocketAppender infoAppender = appenderBuilder.logAppenderBuild(name, action, Level.INFO);
        LogstashTcpSocketAppender warnAppender = appenderBuilder.logAppenderBuild(name, action, Level.WARN);
        LogstashTcpSocketAppender debugAppender = appenderBuilder.logAppenderBuild(name, action, Level.DEBUG);
        LogstashTcpSocketAppender traceAppender = appenderBuilder.logAppenderBuild(name, action, Level.TRACE);
        list.add(errorAppender);
        list.add(infoAppender);
        list.add(warnAppender);
        list.add(debugAppender);
        list.add(traceAppender);
        return list;
    }
}

LogAspect

使用spring aop，实现拦截用户请求，记录用户日志。比如ip、请求参数、请求用户等信息，需要配合下面的XiaoBaWangLog注解使用。
这里拦截上面所说的第二种日志类型。

@Aspect
@Component
public class LogAspect {

    @Autowired
    LoggerBuilder loggerBuilder;

    private ThreadLocal startTime = new ThreadLocal();

    private SysLog sysLog;

    @Pointcut("@annotation(com.xiaobawang.common.log.annotation.XiaoBaWangLog)")
    public void pointcut() {
    }

    /**
     * 前置方法执行
     *
     * @param joinPoint
     */
    @Before("pointcut()")
    public void before(JoinPoint joinPoint) {
        startTime.set(System.currentTimeMillis());
        //获取请求的request
        ServletRequestAttributes attributes = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
        HttpServletRequest request = attributes.getRequest();
        String clientIP = ServletUtil.getClientIP(request, null);
        if ("0.0.0.0".equals(clientIP) || "0:0:0:0:0:0:0:1".equals(clientIP) || "localhost".equals(clientIP) || "127.0.0.1".equals(clientIP)) {
            clientIP = "127.0.0.1";
        }
        sysLog = new SysLog();
        sysLog.setIp(clientIP);
        String requestParams = JSONUtil.toJsonStr(getRequestParams(request));
        sysLog.setRequestParams(requestParams.length() > 5000 ? ("请求参数过长，参数长度为：" + requestParams.length()) : requestParams);
        MethodSignature ms = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        Method method = ms.getMethod();
        String logName = method.getAnnotation(XiaoBaWangLog.class).value();
        sysLog.setLogName(logName);
        sysLog.setUserAgent(request.getHeader("User-Agent"));
        String fullUrl = request.getRequestURL().toString();
        if (request.getQueryString() != null && !"".equals(request.getQueryString())) {
            fullUrl = request.getRequestURL().toString() + "?" + request.getQueryString();
        }
        sysLog.setRequestUrl(fullUrl);
        sysLog.setRequestMethod(request.getMethod());
        //tkSysLog.setUsername(JwtUtils.getUsername());
    }

    /**
     * 方法返回后执行
     *
     * @param ret
     */
    @AfterReturning(returning = "ret", pointcut = "pointcut()")
    public void after(Object ret) {
        Logger logger = loggerBuilder.getLogger(LogAction.USER_ACTION);
        String retJsonStr = JSONUtil.toJsonStr(ret);
        if (retJsonStr != null) {
            sysLog.setResponseInfo(retJsonStr.length() > 5000 ? ("响应参数过长，参数长度为：" + retJsonStr.length()) : retJsonStr);
        }
        sysLog.setUseTime(System.currentTimeMillis() - startTime.get());
        logger.info(JSONUtil.toJsonStr(sysLog));
    }

    /**
     * 环绕通知,收集方法执行期间的错误信息
     *
     * @param proceedingJoinPoint
     * @return
     * @throws Throwable
     */
    @Around("pointcut()")
    public Object around(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable {

        try {
            Object obj = proceedingJoinPoint.proceed();
            return obj;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            sysLog.setExceptionInfo(e.getMessage());
            Logger logger = loggerBuilder.getLogger(LogAction.USER_ACTION);
            logger.error(JSONUtil.toJsonStr(sysLog));
            throw e;
        }
    }

    /**
     * 获取请求的参数
     *
     * @param request
     * @return
     */
    private Map getRequestParams(HttpServletRequest request) {
        Map map = new HashMap();
        Enumeration paramNames = request.getParameterNames();
        while (paramNames.hasMoreElements()) {
            String paramName = (String) paramNames.nextElement();
            String[] paramValues = request.getParameterValues(paramName);
            if (paramValues.length == 1) {
                String paramValue = paramValues[0];
                if (paramValue.length() != 0) {
                    map.put(paramName, paramValue);
                }
            }
        }
        return map;
    }


}

XiaoBaWangLog

LoggerLoad主要是实现用户级别日志的收集功能。
这里定义了一个注解，在controller方法上加上@XiaoBaWangLog(“操作内容”),即可拦截并生成请求日志。

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Component
public @interface XiaoBaWangLog {

    String value() default "";

}

LoggerLoad

LoggerLoad主要是实现系统级别日志的收集功能。
继承ApplicationRunner，可以在springboot执行后，自动创建系统级别日志logger对象。

@Component
@Order(value = 1)
@Slf4j
public class LoggerLoad implements ApplicationRunner {
    @Autowired
    LoggerBuilder loggerBuilder;

    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        loggerBuilder.addContextAppender();
        log.info("加载日志模块成功");
    }
}

LogConfig

LogConfig主要实现自定义级别日志的收集功能。
生成一个logger对象交给spring容器管理。后面直接从容器取就可以了。

@Configuration
public class LogConfig {

    @Autowired
    LoggerBuilder loggerBuilder;

    @Bean
    public Logger loggerBean(){
        return loggerBuilder.getLogger();
    }
}

代码到现在已经全部完成，怎么将上述的所有Bean加入到spring呢？这个时候就需要用到spring.factories了。

spring.factories

在EnableAutoConfiguration中加入类的全路径名,在项目启动的时候，SpringFactoriesLoader会初始化spring.factories，包括pom中引入的jar包中的配置类。
注意，spring.factories在2.7开始已经不推荐使用，3.X版本的springBoot是不支持使用的。

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=
  com.xiaobawang.common.log.config.AppenderBuilder,
  com.xiaobawang.common.log.config.LoggerBuilder,
  com.xiaobawang.common.log.load.LoggerLoad,
  com.xiaobawang.common.log.aspect.LogAspect,
  com.xiaobawang.common.log.config.LogConfig

测试

先将xiaobawang进行打包
新建一个springboot项目，引入打包好的xiaobawang-log.


运行springboot，出现“加载日志模块成功”表示日志模块启动成功。

接着新建一个controller请求

访问请求后，可以看到了三种不同类型的索引了

结束

还有很多需要优化的地方，比如ELK设置用户名密码登录等，对ELK比较了解的童鞋可以自己尝试优化！
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