浅谈融云即时通讯服务「日志优化」

2022 年 6 月 20 日
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对应到软件开发上，用来记录系统或程序运行状态的日志，已成为程序运行问题的重要“线索”，它可以记录程序运行过程，快速定位问题，便于程序的监控和优化。

日志使用

Java 领域有多种日志框架，Log4j2 是其中一种。Log4j2 凭借可配置化的集成方式、简单的 API、强大的功能及性能优势，成为 Java 领域使用最广泛的日志解决方案。

融云即时通讯服务的日志框架选择的就是 Log4j2。

日志级别

Log4j2 定义了 8 个日志级别，分别是：OFF、FATAL、ERROR、WARN、INFO、DEBUG、TRACE、 ALL。其中常用的日志级别是 4 个，优先级从低到高为 DEBUG、INFO、WARN、ERROR。

DEBUG

指定细粒度信息事件是最有用的应用程序调试，主要用于开发过程中打印一些运行信息。

INFO

指定能够突出在粗粒度级别的应用程序运行情况的信息，可以帮助程序员有效了解程序的流转，可用于生产环境中输出程序运行的一些重要信息。

WARN

指定具有潜在危害的情况，有些信息是错误信息，但也需要给程序员的一些提示。

ERROR

错误事件，可能仍然允许应用程序继续运行，打印错误和异常信息。

日志性能

日志打印对服务器性能产生损耗，会增大服务的延迟，降低服务吞吐量。尤其在高并发大业务量情况下，日志打印得越多，服务的性能损耗越大。

即时通讯服务在进行压力测试过程中，开启 INFO 级别日志与开启 ERROR 级别日志做比较，随着业务量级的增大，服务的性能损耗也不断增大。而在实际运行中，因私有化部署的约束和对问题排查便利性的考虑，即时通讯服务往往是开启 INFO 级别日志，这就对在 INFO 级别下即时通讯服务的性能提出了更严峻的考验和更高的要求。

为此，融云即时通讯服务除了做好日志级别分类和日志内容精简外，还进行了相关优化。

日志优化

关闭 Location 信息

如果 Log4j 配置了 %C or $class, %F or %file, %l or %location, %L or %line, %M or %method 等配置项，Log4j 将会获取堆栈的快照，遍历堆栈轨迹来获取 Location 信息，从而影响性能。

对于同步日志记录器来说，速度要慢 1.3 - 5 倍；对于异步日志记录器而言，获取堆栈快照的性能影响甚至更大，因为有位置的日志记录比没有位置的日志记录慢 30-100 倍。因此，异步日志记录器和异步附加器在默认情况下不包含位置信息。

所以，融云即时通讯服务去掉了 %C or $class, %F or %file, %l or %location, %L or %line, %M or %method 等配置，通过在日志中添加类名以及埋点标识的方式用于快速定位问题代码。

使用 Async Loggers

Asynchronous Loggers 是 Log4j2 中的一个新功能，它们的目标是从对 Logger.log 的调用尽快返回到应用程序。

LMAX Disruptor

Asynchronous Loggers 使用了 Disruptor，Disruotor 是一个无锁的线程间通讯库，不使用队列，获得了更高的吞吐量和更低的延迟，可通过 Maven 引入。

优势

a. 更高的峰值吞吐量

使用异步日志记录器，应用程序可以以 6 – 68 倍于同步日志记录器的速度记录消息。

b. 更低的响应延迟

响应延迟是在一定工作负载下调用 Logger.log 返回所需的时间。

劣势

错误处理。如果在日志记录过程中出现问题并抛出异常，那么 Asynchronous Logger 或 Appender 不太容易向应用程序暴露此问题。不过，可通过混合同步和异步日志记录器的方式处理，即同步和异步日志记录器在配置中组合使用。

全部异步日志记录器

可通过以下方式使所有日志记录器异步。将 disruptor 的 jar 添加到环境变量，并设置服务启动的 JVM 参数，增加

-Dlog4j2.contextSelector=org.apache.logging.log4j.core.async.AsyncLoggerContextSelector

复制代码

或

-Dlog4j2.contextSelector=org.apache.logging.log4j.core.async.BasicAsyncLoggerContextSelector

复制代码

混合同步和异步日志记录器

同步和异步日志记录器可以在配置中组合使用，这样可提供更大的灵活性，但与所有日志记录器都是异步的相比性能略有下降。

性能比较

吞吐量

下图比较了同步日志记录器、异步 Appender 记录器和异步日志记录器的吞吐量，这是所有线程的总吞吐量。在使用 64 个线程的测试中，异步日志记录器的速度比异步 Appender 记录器快 12 倍，比同步日志记录器快 68 倍。异步日志记录器的吞吐量随着线程数量的增加而增长，但是不管记录日志的线程数多少，同步日志记录器和异步 Appender 记录器的吞吐量基本不变。