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能否以低成本的方式实现错误日志识别(一):用日志格式解析器

作者:micklongen
  • 2024-08-18
    上海
  • 本文字数:3052 字

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能否以低成本的方式实现错误日志识别(一):用日志格式解析器

日志,作为当代软件开发流程中的核心组件,其重要性已超越基础层面,成为提升软件质量与维护效率的关键工具。尽管传统观念中,日志主要服务于故障追踪与排查,但其潜力远不止于此,尚待全面挖掘与利用。设想一下,若能将日志数据视为蕴含丰富信息的宝库,通过高级分析技术深入探索其内在规律与模式,我们便能解锁日志的更多应用场景。其中,构建智能告警系统便是一个极具前瞻性的尝试,它标志着日志价值从被动响应向主动预防的深刻转变。进一步探讨日志的多元用途,除了众所周知的故障排查外,日志还能在多个维度上展现其非凡价值。尤其是在面对系统异常时,错误日志的激增如同警报灯亮起,及时提醒我们问题的存在。但问题的核心在于,如何精准地识别并分类这些错误日志,以便迅速响应并有效干预。

传统方法

传统的方法在处理日志数据时,主要依赖于关键字识别技术或团队内部制定的严格日志格式标准。但是这些方法要么效果不好,要么就是执行的代价巨大。

关键字识别

关键字识别作为一种直观的方法,在处理日志时确实存在显著的局限性。其主要问题在于,过分依赖预先设定的关键字列表可能导致识别结果的不准确性。一方面,由于日志内容的多样性和复杂性,如果关键字选取不当或未能全面覆盖所有可能的错误指示,就可能发生漏报现象,即本应被标记为错误的日志未能被识别出来。另一方面,即便日志中包含了如“error”、“failed”等明确的错误指示词,也可能因为上下文环境的差异而导致误报,即将正常的日志错误地归类为错误日志。例如:


This request failed, we will adopt the second solution。User login failed, the username is error。
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因此,为了提高日志处理的准确性和效率,我们需要探索更加精细和智能的日志分析方法,以此来突破传统关键字识别方法所固有的限制。一个极具潜力的方向是利用日志中内置的等级标识,如 info、warn、error。这些等级标签直接揭示了日志条目的性质与重要性。通过准确识别这些等级信息,我们能够直接判断日志是否表示了异常情况,从而显著减少误报和漏报的发生。

制定统一的日志格式标准

关于如何有效提取日志中的等级信息,一个直观的想法是建立统一的日志格式标准。然而,深入剖析后,我们会发现这一方法在实际操作中面临诸多不可行性。首要障碍在于日志格式的多样性。由于日志数据源自不同来源,包括企业自研的软硬件、第三方供应商的产品以及广泛使用的开源软件,每种系统或应用都可能根据其特定需求设计日志格式,导致格式千差万别。其次,控制日志生成软件的难度极大。这些软件可能由不同团队、不同公司甚至全球范围内的开源社区开发,使用着包括 C/C++、Java、Go、Python 等在内的多种编程语言。因此,试图通过人为手段强制推行统一的日志格式标准,不仅需要在企业内部或团队内部达成共识并执行,还需跨越组织边界,与第三方供应商及开源项目维护者进行广泛沟通与协商,以推动他们修改软件以符合新标准。这一过程的复杂性和工作量无疑是巨大的。鉴于上述挑战,传统方法在处理现代软件开发中产生的庞大且多样化的日志数据时显得尤为吃力。因此,我们迫切需要探索并采用更加高效、智能的日志处理技术和解决方案,以更好地应对这一挑战。日志格式解析器鉴于直接修改软件以实现日志格式统一的不切实际性,我们自然而然地转向了一个更为可行的解决方案:利用第三方软件。幸运的是,这一思路得到了积极的回应——确实存在这样的工具,且其实施成本相对较低。接下来,让我们深入探讨这一解决方案的核心——日志格式解析器。

日志格式标准化

首先,让我们明确“日志格式标准化”的概念。它指的是对企业内部所有硬件和软件生成的日志进行规范化处理,以确保这些日志能够遵循统一的格式标准。具体而言,这一标准化过程通常要求每条日志记录必须包含三个核心元素:时间、日志等级以及日志内容本身。同时,对于时间的格式以及日志等级的描述方式,也会事先进行明确的规定,以确保日志的一致性和可分析性。比如说下面这条日志:


2018-07-12 15:46:01 INFO BlockManager: Removing RDD 6627
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  • 第一个字段是时间,并且时间格式是统一的 "yyyy-mm-dd HH:MM:SS"。

  • 第二个字段是日志等级,并且日志等级统一用这五个单词表示:DEBUG、INFO、WARN、ERROR、FATAL。

  • 第三个字段是日志的内容。


日志格式标准化的应用广泛且实用,其中一个显著场景便是日志告警系统。通过将日志等级转化为时序数据指标,系统能够针对错误日志的数量进行实时监控和告警。当错误日志数量异常增多或触及预设阈值时,系统将自动触发告警机制,确保问题得以及时发现和处理。此外,在日志文本分析领域,日志格式标准化同样发挥着重要作用。它使得分析过程能够聚焦于日志内容的本质信息,而非被多样化的格式和冗余的元数据(如时间戳和日志等级前缀)所干扰。以标准化的日志为例,我们可以直接针对“BlockManager: Removing RDD 6627”这样的关键内容进行分析,而无需担心“2018-07-12 15:46:01 INFO”等信息的干扰。此外,标准化的日志等级信息还能作为验证分析结果的可靠依据,这一点将在后续内容中进一步阐述。

日志格式解析器的效果

日志格式解析器的效用究竟如何?让我们通过一个实例来直观了解。假设我们有这样一条来自 Kubernetes(K8S)的日志信息:


I0718 17:07:47.529308     758 server.go:770] Started logformatlet v1.5.1-148+69ea644b53bc73-dirty
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对于熟悉 K8S 的用户而言,这无疑是典型的 K8S 日志格式。细解这条日志,'I'标识了日志级别为 INFO,紧随其后的'0718 17:07:47.529308'详细记录了事件发生的日期(7 月 18 日)、时间(17 时 07 分 47 秒)及毫秒数,但年份信息是缺失的。利用日志格式解析器的强大功能,我们能够将这种原始的 K8S 日志转换为更为标准化、易于处理的格式。在转换过程中,不仅能够将日志时间和等级单独提取,还能对缺失的年份信息进行合理补全(需注意,若日志源自 Elasticsearch 等系统,显示的信息可能会因存储格式而有所差异,但后续会提供演示代码以供验证),具体详见下文:



更令人欣喜的是,使用日志格式解析器异常简便,仅需两项配置即可轻松上手。这里提到的解析器是基于 fluent-bit 开发的一个插件,但本课程同样会提供功能等同的 Java 版本代码,以满足不同用户的需求。



从配置图例可以看出,掌握日志格式解析器的语法后,实现日志格式的标准化转换将变得轻而易举,极大地降低了日志处理的复杂度与成本。这无疑为日志分析、监控及故障排除等工作带来了前所未有的便利与效率提升。


如果想对日志格式解析器做进一步了解的,欢迎移步我在《极客时间》的专栏《智能运维之日志数据挖掘》。

课程介绍

本课程紧密围绕实际业务挑战,首先引入日志格式解析器,旨在将纷繁复杂的日志数据标准化处理,为后续分析奠定坚实基础。随后,我们将深入剖析标准化后的日志内容,运用数据挖掘技术挖掘隐藏其中的价值信息,最终实现精准高效的异常事件识别与分析。这一过程不仅能够帮助企业及时发现潜在问题,还能通过预警机制提前介入,有效避免潜在风险,提升整体运营效率和安全性。###通过课程,你将会学到:

  • 日志格式标准化:通过日志格式解析器,以极低的成本实现错误日志告警;

  • 日志数据挖掘:通过分析文本日志,深度挖掘日志背后的故障信息;

  • 快速上手:本课程提供翔实的配套代码,方便大家学习;

  • 前沿技术:了解目前业内关于日志挖掘的前沿技术。

小结

好了,这就是今天的主要内容。最后我们一起来回顾一下。首先,我们介绍了识别错误日志的传统方法及其弊端。进而提出了通过引入第三方软件也就是日志格式解析器,能够完美的解决这些问题。最后,我们展示了日志格式解析器的解析效果。


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