Loki 和 Fluentd 的那点事儿

k8s技术圈 2022-09-09

The following article is from 云原生小白 Author Link Ma

正文共：1969字
预计阅读时间：5分钟

前段时间小白发了很多关于 Loki 的实践分享，有同学就问了，我该如何把现在运行在 kubernetes 上的容器日志接入到 Loki 里面呢？那么今天小白在这里就主要跟大家分享下loki跟fluentd结合的一些实践。

为什么是Fluentd

Fluentd是一个由云原生基金会(CNCF)管理的统一日志层数据收集器。它可以从多种数据源里采集、处理日志，并集中将它们存储到文件或者数据库当中。其主要的目的也是让你的基础设施能够实现统一的数据收集和分发，以便业务可以更好的使用和理解数据。作为第六个从CNCF里面毕业的项目，fluentd拥有大量的数据处理插件和生产环境的实践指导，同时还有GKE和AWS这样公有云大厂应用为其背书，小白毅然的选择了fluentd作为我们kubernetes上唯一日志采集器。

Loki插件

Loki为fluetnd提供了一个输出插件fluent-plugin-grafana-loki，它可以将采集到的日志传送到Loki实例当中。当然，在实际的应用当中，还需需要我们自己去构建fluentd的docker镜像，那么我们需要将下面几行加入到自己的dockerfile里面

# 必要的loki输出插件和kubernetes元数据插件
gem install fluent-plugin-grafana-loki
gem install fluent-plugin-kubernetes_metadata_filter
# 小白建议安装的prometheus，字段修改和tag修改插件
gem install fluent-plugin-prometheus
gem install fluent-plugin-record-modifier
gem install fluent-plugin-rewrite-tag-filter

采集流程

按照Kubernetes上运行应用的日志一般建议

Kubernetes 无状态应用的一般特征
应用不应继续把日志输出到本地文件，而应该输出到 stdout 和 stderr；
集群应该针对容器的 stdout、stderr 提供统一的日志采集，建议使用 Daemonset 而非 Sidecar；
进行日志采集的同时，集群应提供 ES、Loki 或其它类似机制来对日志进行处理，并且其处理和存储能力应该有初步预案；
应用日志应提供分级开关，保证同一镜像在不同环境中可以输出不同数量和级别的日志信息。

小白将fluentd在k8s上的采集流程设计如下：

Pre Input阶段

默认情况下docker会将容器的stdout/stderr日志重定向到/var/lib/docker/containers，其日志也为json格式如下

{
    "log":"xxxxxxxxxxx",
    "stream":"stdout",
    "time":"2020-09-15T23:09:04.902156725Z"}

对于将fluentd部署在node上的同学则需要将node的这个目录映射到容器内。

# fluentd的workerload中关于映射容器标准输入的volume
...
volumeMounts:
- mountPath: /var/lib/docker/containers
  name: varlibdockercontainers
volumes:
- hostPath:
    path: /var/lib/docker/containers
    name: varlibdockercontainers
...

Input阶段

在采集阶段，利用fluentd的in_tail插件对docker标准输出采集即可，参照如下：

<worker 0>
  <source>
    @type tail
    @id input.containers.out
    path /var/log/containers/*.log
    exclude_path ["/var/log/containers/*fluentd*.log"]
    pos_file /var/log/fluentd/container.out.pos
    limit_recently_modified 86400
    read_from_head true
    tag kubernetes.*
    <parse>
      @type json
      time_key time
      time_format %Y-%m-%dT%H:%M:%S.%NZ
      utc true
    </parse>
  </source>
</worker>

Fluentd可以通过定义<worker>标签来支持多进程并发采集，如果你的node上是容器密度和小白一样大，我们就创建两个worker来同时采集docker日志，参照如下：

<worker 0>
  <source>
    @type tail
    @id input.containers.out.0
    path /var/log/containers/*[0-7].log
    exclude_path ["/var/log/containers/*fluentd*.log"]
    pos_file /var/log/fluentd/container.out.pos.0
    limit_recently_modified 86400
    read_from_head true
    tag kubernetes.*
    <parse>
      @type json
      time_key time
      time_format %Y-%m-%dT%H:%M:%S.%NZ
      utc true
    </parse>
  </source>
</worker>
<worker 1>
  <source>
    @type tail
    @id input.containers.out.1
    path /var/log/containers/*[8-f].log
    exclude_path ["/var/log/containers/*fluentd*.log"]
    pos_file /var/log/fluentd/container.out.pos.1
    limit_recently_modified 86400
    read_from_head true
    tag kubernetes.*
    <parse>
      @type json
      time_key time
      time_format %Y-%m-%dT%H:%M:%S.%NZ
      utc true
    </parse>
  </source>
</worker>

提醒，默认情况下docker没有对容器标准输出的日志存储空间做限制。但实际情况下，我们为了避免生产环境容器日志占满服务器磁盘，会通过修改docker daemon的启动参数--log-opt=10G来限制容器的最大输出日志空间。这里对于fluentd来说，如果在采集停滞时间内容器的日志桶被完全轮转，那么就会出现日志丢失的风险。
对于该如何调整参数，小白建议按照大家自己公司情况合理规划即可。

Filter阶段

Filter阶段主要用来处理日志采集之后的kubernetes元数据标注以及修改、提取自定义字段,这里面主要用了两个插件fluent-plugin-kubernetes_metadata_filter和fluent-plugin-record-modifier来处理以上逻辑。

kubernetes_metadata主要作用为提取tag中的关键信息来向kubernetes查询Pod和Namespace上的Label，并将其添加到日志的json结构体内，它的配置可参照如下：

<filter kubernetes.var.log.containers.**>
  @type kubernetes_metadata
  @id kubernetes_metadata_container_out
  skip_container_metadata true
  skip_master_url true
  cache_size 3000
  cache_ttl 1800
</filter>

metadata插件有Cache的机制，大家根据自己集群的规模合理调整cache的容量和cache的过期时间。正常情况下，metadata插件会watch k8s api来更新cache，如果出现新部署的容器日志没有相关标签，那么你可能需要再等一会或者重启fluentd客户端可以解决

record_modifier主要用于提取和修改kubernetes元数据标签，修改成我们自定义的字段，这些字段可以为后面存储在Loki的里面的Label提前建立好索引规则。这部分可参考小白下面的配置：

<match kubernetes.var.log.containers.**>
  @type record_modifier
  @id label.container.out
  tag ${record.dig('k8s_std_collect') ? 'loki.kubernetes.var.log.containers' : 'dropped.var.log.containers'}
  <record>
    k8s_container_id ${record.dig("docker", "container_id")}
    k8s_cloud_cluster "#{ENV['CLOUD_CLUSTER'] || 'default'}"
    k8s_node ${record.dig('kubernetes', 'host')}
    k8s_container_name ${record.dig('kubernetes', 'container_name')}
    k8s_app_name ${record.dig('kubernetes', 'labels', 'app_kubernetes_io/name')}
    k8s_svc_name ${record.dig('kubernetes', 'labels', 'app')}
    k8s_pod_name ${record.dig('kubernetes', 'pod_name')}
    k8s_namespace_name ${record.dig('kubernetes', 'namespace_name')}
    k8s_image_version ${record.dig('kubernetes', 'labels', 'app_image_version')}
    k8s_std_collect ${record.dig("kubernetes", "labels", "log-collect") or false}
    formated_time "${Time.at(time).to_datetime.iso8601(9)}"
    fluentd_worker "#{worker_id}"
  </record>
  remove_keys docker,kubernetes   //删除原生metadata字段
</match>

大部分情况下，我们对运行在kubernetes里面的workerload都有自己特定的labels规范，并且这部分内容通常被CD系统集成在发布模板当中。这里大家可以按照自己公司情况构建日志索引结构，当然你可以参考小白定的label规范:

...
metadata:
   labels:
    app: <componet_name>   //组件名
    app.kubernetes.io/name: <app_name>   //应用名
    app.kubernetes.io/version: <app_release>  //应用版本
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        app: <componet_name>
        app.image.version: <componet_image_tag>
        app.kubernetes.io/name: <app_name>
        log-collect: "true"   //日志采集开关
...

注意：log-collect可以灵活控制容器是否需要做日志采集，如果不需要控制，可以忽略此标签，同时还需修改record_modifier中的tag处理逻辑如下
tag loki.kubernetes.var.log.containers

Output阶段

在此阶段，基本上由fluentd采集的日志已经完成了索引构建，我们只需匹配相关的tag将其转发指定的上游数据服务即可，这里我们当然用fluent-plugin-grafana-loki插件将日志抓发给Loki存储。

loki插件提供了比较丰富label和buffer参数调试，这里关于Loki的label小白可以直接采用按照前面自定义规则里面的标签即可，参照如下：

<match loki.**>
  @type loki
  @id loki.output
  url "http://loki:3100"
  remove_keys topic,k8s_std_collect,formated_time,k8s_container_id
  drop_single_key true
  <label>
    stream
    k8s_cloud_cluster
    k8s_container_name
    k8s_node
    k8s_app_name
    k8s_svc_name
    k8s_pod_name
    k8s_image_version
    k8s_namespace_name
 </label>
  <buffer label>
    @type file
    path /var/log/fluentd-buffers/loki.buffer
    flush_mode interval
    flush_thread_count 4
    flush_interval 3s
    retry_type exponential_backoff
    retry_wait 2s
    retry_max_interval 60s
    retry_timeout 12h
    chunk_limit_size 8M
    total_limit_size 5G
    queued_chunks_limit_size 64
    overflow_action drop_oldest_chunk
  </buffer>
</match>

关于Buffer的配置，大部分情况下我们可以不用关心，不过你还记得前面小白说的关于docker日志桶的参数配置不当引起丢失日志的风险吗？这里的buffer配置可以根据情况缓解这类问题

走到这里我们基本完成了在k8s上较为云原生方式的日志采集架构。另外值得一提的是，Loki本身支持对多租户日志分级存储，如若你的kubernetes平台是基于多租户管理的，那么你可以将租户信息提取出来引入到loki当中。

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