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Spring Boot 系列:日志动态配置详解

开发技术 开发技术 2周前 (10-16) 14次浏览

世界上最快的捷径,就是脚踏实地,本文已收录架构技术专栏关注这个喜欢分享的地方。

开源项目:

  • 分布式监控(Gitee GVP最有价值开源项目 ):https://gitee.com/sanjiankethree/cubic
  • 摄像头视频流采集:https://gitee.com/sanjiankethree/cubic-video

一、简介

Spring Boot 版本: 2.3.4.RELEASE

不知道大家有没有过当线上出现问题的时候,需要某些DEBUG日志,但奈何当前使用时INFO。

如果想启用DEBUG就需要重新打包发版,但某些场景下重启有可能问题就不会复现了,真是脑阔疼啊。

今天我们就来说下Spring Boot 下的日志配置动态调整,让你的日志级别随心而动。

Spring Boot的日志

Spring Boot 系列:日志动态配置详解

在Spring Boot 内部使用的其实是Commons Logging, 而基于Spring Boot的配置加载机制为我们提供了Java Util Logging、Log4j2、Logback几种日志方式。

Logback是其默认的日志框架,如果没有特殊的必要真不建议更换了。(不要说性能了)

日志格式

不要小瞧格式这种东西,在实际应用的时候是贼拉重要的一件事。

不知道大家的公司有没有统一的日志基础组件,当然没有也大概会有统一的日志配置文件吧。

想想如果你的日志格式不统一的话,如果每个项目都有自己的风格的话,你叫你的运维小伙伴怎么帮你切分日志?帮你报警呢?那真是正则写到死,完全靠爱发电了。(比如我们使用的Loghub 不统一要被运维打死的)

来看下我们的日志格式配置,这里只放PATTERN

-|%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS}|%-5level|%X{tid}|%thread|%logger{36}.%M:%L-%msg%n

先解释下各个位置:

  • %d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} :时间
  • %-5level : 日志级别
  • %X{tid} : 我们自定义的分布式追踪ID
  • %thread : 线程
  • %logger{36}.%M:%L :class的全名(36代表最长字符).信息 行号
  • %msg%n : 输出信息 换行

这里不知道大家能否理解前面有一个 -|是为了什么? 其实是为了在正则切分的时候方便区分换行的日志,如异常堆栈的信息。

几个知识点

再说几个其他Spring Boot使用的小点,我们就来进入正题

  • 在这里Logback 没有FATAL 级别,被归到ERROR里面了

  • 可以在application.properties 里面配置 debug=true来开启debug模式,你也可以配置trace=true 开启 trace模式

  • 可以再application.properties里使用logging.level.<logger-name>=<level>这种格式来配置各种日志级别,比如org.hibernate级别被设置为ERROR logging.level.org.hibernate=error

  • 日志组的概念,如果这么一个个配置烦死了,可以设定一个组给它整体配置。如:logging.group.tomcat=org.apache.catalina, org.apache.coyote配置级别为TRACE logging.level.tomcat=TRACE

  • 如果使用Logback配置文件,官方建议使用logback-spring.xml这样的名称,如果使用logback.xml这样的,Spring的日志初始化就该有问题了。

  • 如果你控制日志配置,但又不想用logback.xml作为Logback配置的名字,可以在application.properties配置文件里面通过logging.config属性指定自定义的名字:logging.config=classpath:xxx-log.xml

二、动态修改日志级别

下面我们就来说说在运行状态下的Spring Boot应用是怎么进行动态日志级别变更的

Spring Boot Actuator

Actuator 想必了解过Spring Boot的都知道它的大名,监控、审计、度量信息等等。我们使用的优雅停机、健康检查、日志信息都是通过这玩意来实现的。

在我们使用了Actuator 后,我们就可以使用其Logger的REST接口来操作我们的日志了,有如下三个

  • GET http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers 返回当前应用全部的日志级别信息(想要啥有啥)
  • GET http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers/{name} 返回{name}的日志级别
  • POST http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers/{name} 配置参数{"configuredLevel":"INFO","effectiveLevel":"INFO"} 修改日志级别

使用Actuator 机制动态修改级别

1)、依赖必要的配置 Spring Boot Actuator (如果你继承了parent是不需要version的)

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    <version>2.3.4.RELEASE</version>
</dependency>

2)、配置文件

#注意,这里我只开启了loggers,health两个Actuator
management.endpoints.web.exposure.include=loggers,health
management.endpoint.loggers.enabled=true

3)、创建一个Controller

@RestController
@RequestMapping("/log")
public class TestLogController {

    private Logger log = LoggerFactory.getLogger(TestLogController.class);

    @GetMapping
    public String log() {
        log.trace("This is a TRACE level message");
        log.debug("This is a DEBUG level message");
        log.info("This is an INFO level message");
        log.warn("This is a WARN level message");
        log.error("This is an ERROR level message");
        return "See the log for details";
    }
}

4)、启动应用

此时在你启动应用后,如果你使用IDEA,就可以看到如下Mapping,有三个关于logger的REST接口

Spring Boot 系列:日志动态配置详解

5)、测试

此时,我先执行GET http://127.0.0.1:6080/log,控制台打印如下信息

2020-10-15 23:14:51.204  INFO 52628 --- [nio-6080-exec-7] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is an INFO level message
2020-10-15 23:14:51.220  WARN 52628 --- [nio-6080-exec-7] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is a WARN level message
2020-10-15 23:14:51.221 ERROR 52628 --- [nio-6080-exec-7] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is an ERROR level message

此时我们执行GET http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers/ROOT返回{"configuredLevel":"INFO","effectiveLevel":"INFO"},代表此时我们应用的日志级别是INFO,ROOT表示的是根节点。

6)、修改级别

此时我们不想再看INFO信息,想将整个应用日志级别换位WARN的话,我们来执行POST http://127.0.0.1:6080/actuator/loggers/ROOT 参数{"configuredLevel":"TRACE","effectiveLevel":"TRACE"}

此时我们再来执行GET http://127.0.0.1:6080/log,控制台打印如下信息

2020-10-15 23:24:11.481 TRACE 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is a TRACE level message
2020-10-15 23:24:11.481 DEBUG 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is a DEBUG level message
2020-10-15 23:24:11.481  INFO 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is an INFO level message
2020-10-15 23:24:11.481  WARN 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is a WARN level message
2020-10-15 23:24:11.481 ERROR 53552 --- [nio-6080-exec-3] c.q.chapter1.failure.TestLogController   : This is an ERROR level message

另几种方法

  • 配置文件扫描: 就是Logback 自动扫描的特性修改级别,配合logback-spring.xml 开启<configuration scan="true" scanPeriod="15 seconds">就可以实现动态修改logback-spring.xml内部日志级别的目的了,有兴趣可以自己试试。

  • arthas 动态修改

  • 结合远程配置中心,如Apollo实现级别动态修改

三、实现原理

这里我们主要使用的是Spring Boot Actuator Log ,所以我们也就来说说它的原理。

Endpoint的加载

首先我们从依赖spring-boot-actuator中找到我们的LoggersEndpoint(所有的Actuator都是这一个路数),如图:

Spring Boot 系列:日志动态配置详解

熟悉Spring Boot加载机制的朋友都了解,在每个actuator Endpoint的背后,必然还会存在一个xxxEndpointAutoConfiguration 来为我们进行Endpoint 的加载。

而这些加载机制就都存放在spring-boot-actuator-autoconfigure中,我们在其中可以找到LoggersEndpointAutoConfiguration用于加载LoggersEndpoint的配置类。

来看下它的核心:

@Bean
	@ConditionalOnBean(LoggingSystem.class)
	@Conditional(OnEnabledLoggingSystemCondition.class)
	@ConditionalOnMissingBean
	public LoggersEndpoint loggersEndpoint(LoggingSystem loggingSystem,
			ObjectProvider<LoggerGroups> springBootLoggerGroups) {
		return new LoggersEndpoint(loggingSystem, springBootLoggerGroups.getIfAvailable(LoggerGroups::new));
	}

可以看到两个重要的参数

  • LoggingSystem:一个抽象顶级类
  • springBootLoggerGroups:存储了当前日志分组数据

总结下:

1、我们依赖了spring-boot-starter-actuator 包后,里面依赖了spring-boot-actuator-autoconfigure

2、在启动扫描到spring-boot-actuator-autoconfigure 下的META-INF/spring.factories 时,LoggersEndpointAutoConfiguration会被加载到

3、LoggersEndpointAutoConfiguration 内又声明了LoggersEndpoin 并赋值LoggingSystemspringBootLoggerGroups 作为其参数

4、项目启动后我们通过LoggersEndpoint 接口进行日志数据访问

LoggingSystem

LoggingSystem的继承关系

通过上面可以了解到 LoggingSystem就是日志操作管理的核心了,所以我们先来看下他的Diagrams

Spring Boot 系列:日志动态配置详解

通过继承关系一眼可以看到,LogbackLoggingSystem就是我们的正主了,虽然说知道了正主那我们的LoggingSystem到底是怎么加载的呢?

LoggingSystem的加载

主要参与类说下:

  • LoggingApplicationListener
  • ApplicationStartingEvent
  • LogbackLoggingSystem
  • LoggingSystem

不多说,先上图

Spring Boot 系列:日志动态配置详解

1、应用使用SpringApplication.run(Chapter1Application.class, args);启动

2、发送启动事件ApplicationStartingEventApplicationEnvironmentPreparedEvent

3、LoggingApplicationListener接收事件进行事件分发

4、LoggingApplicationListener接收事件ApplicationStartingEvent

5、LoggingApplicationListener调用内部onApplicationStartingEvent(ApplicationStartingEvent event) 方法,使用LoggingSystem.get(classloader)初始化LoggingSystem。

6、然后调用LogbackLoggingSystem.beforeInitialize()(因为这里我们用的是logback)

7、LoggingApplicationListener接收事件ApplicationEnvironmentPreparedEvent

8、LoggingApplicationListener调用内部onApplicationEnvironmentPreparedEvent(ApplicationEnvironmentPreparedEvent event) 方法

9、onApplicationEnvironmentPreparedEvent调用initialize(ConfigurableEnvironment environment, ClassLoader classLoader)方法,会根据环境变量配置进行logging system的初始化

LoggersEndpoint

最后,我们就来看看LoggersEndpoint就可以了,这里为了方便解读我就不全拷贝过来了,需要哪里选哪里

首先看我们对日志操作的三个接口:

  • GET /actuator/loggers 对应 public Map<String, Object> loggers() 方法

  • GET /actuator/loggers/{name} 对应 public LoggerLevels loggerLevels(@Selector String name) 方法

  • POST /actuator/loggers/{name} 对应 public void configureLogLevel(@Selector String name, @Nullable LogLevel configuredLevel) 方法

这里拿一个public Map<String, Object> loggers() 方法举例说明,其他的差不多

@ReadOperation
	public LoggerLevels loggerLevels(@Selector String name) {
		Assert.notNull(name, "Name must not be null");
		LoggerGroup group = this.loggerGroups.get(name);
		if (group != null) {
			return new GroupLoggerLevels(group.getConfiguredLevel(), group.getMembers());
		}
		LoggerConfiguration configuration = this.loggingSystem.getLoggerConfiguration(name);
		return (configuration != null) ? new SingleLoggerLevels(configuration) : null;
	}

代码其实很简单,就不做过多解读了。

四、絮叨

其实日志在我们的系统应用中很重要,对于问题的排查也是重要的凭证。根据经验我们系统的日志最好能做到几个点:

  • 日志格式统一化

  • 最好提供统一的日志组件,比如我们就使用了公共的logback-spring.xml组件。如果我们需要修改日志某些特性,比如加APM日志等等,只需要改一个点,我们系统的所以日志状态都会发生改变。

  • 最好使用动态配置,调整日志配置,比如Apollo

    世界上最快的捷径,就是脚踏实地,本文已收录架构技术专栏关注这个喜欢分享的地方。

开源项目:

  • 分布式监控(Gitee GVP最有价值开源项目 ):https://gitee.com/sanjiankethree/cubic
  • 摄像头视频流采集:https://gitee.com/sanjiankethree/cubic-video

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