Kubernetes - 实战：日志聚合分析系统—Loki的搭建与使用

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