日志聚合分析系统——Loki

什么是Loki?

Loki 是 Grafana Labs 团队最新的开源项目,是一个水平可扩展,高可用性,多租户的日志聚合系统。它的设计非常经济高效且易于操作,因为它不会为日志内容编制索引,而是为每个日志流编制一组标签,专门为 Prometheus 和 Kubernetes 用户做了相关优化。

与传统日志收集系统(例ELK)相比,Loki的优势有哪些?

  • 不对日志进行全文索引。通过存储压缩非结构化日志和仅索引元数据,Loki操作起来会更简单,更省成本
  • 通过与 Prometheus 相同的标签记录流对日志进行索引和分组,这使得日志的扩展和操作效率更高
  • 特别适合存储 Kubernetes Pod 日志;诸如 Pod 标签之类的元数据会被自动删除和编入索引
  • 受 Grafana 原生支持,与 Prometheus 配合更加方便

解决痛点?

无需再去其他界面,或者终端上查看单个Pod的日志

整体架构

 

Loki的架构并不难,主要是以下三部分组成:

  • Loki 为主服务器。负责存储日志和处理查询
  • Promtail 是代理。负责收集日志并将其发送给Loki
  • Grafana 用来UI展示。

Loki 使用与 Prometheus 相同的服务发现和标签重新标记库,编写了 Promtail。在 Kubernetes 中 Promtail 以 DaemonSet 方式运行在每个节点中,通过 Kubernetes API 得到日志的正确元数据,并将它们发送到Loki,如下图:

 

可以看到,Loki中主要的组件有Distributor、Ingester和Querier三个。

负责写入的组件有Distributor和Ingester两个:

 

Distributor

Promtaif 一旦将日志发送给Loki,Distributor 就是第一个接收日志的组件。由于日志的写入量可能很大,所以不能在它们传入时并行写入数据库,要先进行批处理和压缩数据。

1、 Distributor接收到HTTP请求,用于存储流数据;
2、 通过hash环对数据流进行hash;
3、 通过hash算法计算出应该发送到哪个Ingester后,发送数据流;
4、 Ingester新建Chunks或将数据追加到已有的Chunk上;

 

Ingester

Ingester 接收到日志并开始构建 Chunk:

 

Ingester 是一个有状态组件,负责构建和刷新Chunk,当Chunk达到一定数量或者时间后,刷新到存储中去,每一个流日志对应一个Ingester。index和Chunk各自使用单独的数据库,因为他们存储额数据类型不同。

负责读的组件则是Querier:

 

读取就比较简单,由 Querier 负责给定一个时间范围和标签选择器,也就是收到读请求:

1、 Querier收到HTTP读请求;
2、 Querier将请求发送至Ingester读取还未写入Chunks的内存数据;
3、 随后再去index+chunks中查找数据;
4、 Querier遍历所有数据并进行去重处理,再返回最终结果;

搭建使用

上边主要介绍的Loki的工作流程及组件,下面我们实际搭建操作下:

Loki项目地址:https://github.com/grafana/loki/

官网:https://grafana.com/oss/loki/

一、通过Helm部署:

## 添加chart
helm repo add loki https://grafana.github.io/loki/charts

## 更新chart
helm repo update 

## 将loki template下载到本地
helm fetch loki/loki-stack

## 解压并自定义修改参数
tar zxvf loki-stack-2.0.2.tgz
cd loki-stack/ $$ ls
charts  Chart.yaml  README.md  requirements.lock  requirements.yaml  templates  values.yaml

cd charts/ $$ ls
filebeat  fluent-bit  grafana  logstash  loki  prometheus  promtail

开始helm安装前要注意几个点:

1、可以修改values.yaml文件,指定是否开启Grafana、Prometheus等服务,默认不开启的:

loki:
  enabled: true

promtail:
  enabled: true

fluent-bit:
  enabled: false

grafana:
  enabled: true
  sidecar:
    datasources:
      enabled: true
  image:
    tag: 6.7.0

prometheus:
  enabled: false

在此只开启Grafana

修改Grafana的values.yaml,使其Service暴露方式为NodePort(默认为ClusterIp):

vimcharts/grafana/values.yaml

service:
  type: NodePort
  port: 80
  nodePort: 30002  端口范围:30000-32767
  targetPort: 3000
    targetPort: 4181 To be used with a proxy extraContainer
  annotations: {}
  labels: {}
  portName: service

还有一处账号密码可以自定义修改下:

# Administrator credentials when not using an existing secret (see below)
adminUser: admin
adminPassword: admin

2、promtail服务在构建时会自动挂载:

1、 宿主机docker主目录下的containers目录,一般默认都为/var/lib/docker/containers;
2、 pod的日志目录,一般默认为/var/log/pods;

这就需要特别注意一下,如果是修改过docker默认的存储路径的,需要将mount的路径进行修改,promtail找不到对应的容器日志

具体docker 存储路径,可以使用docker info 命令查询

vimcharts/promtail/values.yaml

volumes:
- name: docker
  hostPath:
    path: /data/lib/docker/containers  我的是放在了data下
- name: pods
  hostPath:
    path: /var/log/pods

volumeMounts:
- name: docker
  mountPath: /data/lib/docker/containers  挂载点也要进行修改
  readOnly: true
- name: pods
  mountPath: /var/log/pods
  readOnly: true

开始安装:

helm install -n loki --namespace loki -f values.yaml ../loki-stack
2020/11/11 17:18:54 Warning: Merging destination map for chart 'logstash'. The destination item 'filters' is a table and ignoring the source 'filters' as it has a non-table value of: <nil>
NAME:   loki
LAST DEPLOYED: Wed Nov 11 17:18:53 2020
NAMESPACE: loki
STATUS: DEPLOYED

RESOURCES:
==> v1/ClusterRole
NAME                       AGE
loki-promtail-clusterrole  1s
loki-grafana-clusterrole   1s

==> v1/ClusterRoleBinding
NAME                              AGE
loki-promtail-clusterrolebinding  1s
loki-grafana-clusterrolebinding   1s

==> v1/ConfigMap
NAME                  DATA  AGE
loki-grafana          1     1s
loki-grafana-test     1     1s
loki-loki-stack       1     1s
loki-loki-stack-test  1     1s
loki-promtail         1     1s

==> v1/DaemonSet
NAME           DESIRED  CURRENT  READY  UP-TO-DATE  AVAILABLE  NODE SELECTOR  AGE
loki-promtail  2        2        0      2           0          <none>         1s

==> v1/Deployment
NAME          READY  UP-TO-DATE  AVAILABLE  AGE
loki-grafana  0/1    1           0          1s

==> v1/Pod(related)
NAME                         READY  STATUS             RESTARTS  AGE
loki-0                       0/1    ContainerCreating  0         2s
loki-grafana-56bf5d8d-8zcgp  0/1    Init:0/1           0         2s
loki-promtail-6r24r          0/1    ContainerCreating  0         2s
loki-promtail-fvnfc          0/1    ContainerCreating  0         2s

==> v1/Role
NAME               AGE
loki-promtail      1s
loki-grafana-test  1s
loki               1s

==> v1/RoleBinding
NAME               AGE
loki-promtail      1s
loki-grafana-test  1s
loki               1s

==> v1/Secret
NAME          TYPE    DATA  AGE
loki          Opaque  1     1s
loki-grafana  Opaque  3     1s

==> v1/Service
NAME           TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP  PORT(S)       AGE
loki           ClusterIP  10.109.216.219  <none>       3100/TCP      1s
loki-grafana   NodePort   10.100.203.138  <none>       80:30002/TCP  1s
loki-headless  ClusterIP  None            <none>       3100/TCP      1s

==> v1/ServiceAccount
NAME               SECRETS  AGE
loki               1        1s
loki-grafana       1        1s
loki-grafana-test  1        1s
loki-promtail      1        1s

==> v1/StatefulSet
NAME  READY  AGE
loki  0/1    1s

==> v1beta1/PodSecurityPolicy
NAME               PRIV   CAPS      SELINUX           RUNASUSER  FSGROUP    SUPGROUP  READONLYROOTFS  VOLUMES
loki               false  RunAsAny  MustRunAsNonRoot  MustRunAs  MustRunAs  true      configMap,emptyDir,persistentVolumeClaim,secret,projected,downwardAPI
loki-grafana       false  RunAsAny  RunAsAny          RunAsAny   RunAsAny   false     configMap,emptyDir,projected,secret,downwardAPI,persistentVolumeClaim
loki-grafana-test  false  RunAsAny  RunAsAny          RunAsAny   RunAsAny   false     configMap,downwardAPI,emptyDir,projected,secret
loki-promtail      false  RunAsAny  RunAsAny          RunAsAny   RunAsAny   true      secret,configMap,hostPath,projected,downwardAPI,emptyDir

==> v1beta1/Role
NAME          AGE
loki-grafana  1s

==> v1beta1/RoleBinding
NAME          AGE
loki-grafana  1s

创建完成后,通过暴露的svc访问Grafana:

[root@Centos8 loki-stack]# kubectl get svc -n loki 
NAME            TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
loki            ClusterIP   10.109.216.219   <none>        3100/TCP       113s
loki-grafana    NodePort    10.100.203.138   <none>        80:30002/TCP   113s
loki-headless   ClusterIP   None             <none>        3100/TCP       113s

二、开始使用Loki

通过服务器ip+30002访问,登录成功后,有一点需要注意的地方,也是非常容易踩坑的地方!!!

如果是安装Loki时采用的以上方法,开启了Grafana,那系统会自动配置好Data sources,应该不会有什么问题。

但是,如果是手动搭建的Grafana,需要手动添加Data Sources时,一定注意:

数据源名称中的Loki,L一定要是大写!!!

如果不是大写,会导致连接不到Loki源,一般回报错:Error connecting to datasource: Loki: Bad Gateway. 502

 

如果是Loki,L大写,结局完全不一样

 

数据源添加完毕后,开始查看日志

点击Explore,可以看到选择labels的地方

 

以下是labels的展现形式

 

选择一个app:grafana的标签查看一下

 

默认Loki会将stdout(正常输出)类型和stderr(错误输出)类型全部展示出来

如果只想查看stderr错误输出类型的日志,可以点击stderr旁边的放大镜来展示:

 

此时显示的全部为错误日志

除了这种办法,还可以直接通过上边的搜索栏,进行自定义的筛选,具体的语法问题,可以再自行查询学习。

还可以查看 Prometheus 的 metrics 信息:

 

Loki的搭建及简单的使用就到此结束了