Docker源码分析之容器日志处理与log-driver实现

Docker源码分析之容器日志处理与log-driver实现

概要 本文将从docker(1.12.6)源码的角度分析docker daemon怎么将容器的日志收集出来并通过配置的log-driver发送出去,并结合示例介绍了好雨云帮中实现的一个zmq-loger。阅读本文,你也可以实现适合自己业务场景的log-driver。

阅读准备

本文适合能够阅读和编写golang代码的同学。 (1)首先你需要认知以下几个关键词:
* stdout:
标准输出,进程写数据的流。 * stderr:
错误输出,进程写错误数据的流。 * 子进程:
由一个进程(父进程)创建的进程,集成父进程大部分属性,同时可以被父进程守护和管理。

(2)你需要知道关于进程产生日志的形式
进程产生日志有两类输出方式,一类是写入到文件中。另一类是直接写到stdout或者stderr,例如php的echo python的print golang的fmt.Println("")等等。
(3)是否知道docker-daemon与运行中container的关系? 一个container就是一个特殊的进程,它是由docker daemon创建并启动,因此container是docker daemon的子进程。由docker daemon守护和管理。因此container的stdout能够被docker daemon获取到。基于此理论,我们来分析docker daemon相关代码。

docker-daemon关于日志源码分析

container实例源码

# /container/container.go:62
type CommonContainer struct{  
    StreamConfig *stream.Config
    ...
}
# /container/stream/streams.go:26
type Config struct {  
    sync.WaitGroup
    stdout    *broadcaster.Unbuffered
    stderr    *broadcaster.Unbuffered
    stdin     io.ReadCloser
    stdinPipe io.WriteCloser
}

找到如上所示对应的代码,显示了每一个container实例都有几个属性stdout,stderr,stdin,以及管道stdinPipe。这里说下stdinPipe,当容器使用-i参数启动时标准输入将被运行,daemon将能够使用此管道向容器内写入标准输入。

2017011930658image2017-1-18 17-18-38.png

我们试想以上图例,如果是你,你怎么实现日志收集转发?

# /container/container.go:312
func (container *Container) StartLogger(cfg containertypes.LogConfig) (logger.Logger, error) {  
    c, err := logger.GetLogDriver(cfg.Type)
    if err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("Failed to get logging factory: %v", err)
    }
    ctx := logger.Context{
        Config:              cfg.Config,
        ContainerID:         container.ID,
        ContainerName:       container.Name,
        ContainerEntrypoint: container.Path,
        ContainerArgs:       container.Args,
        ContainerImageID:    container.ImageID.String(),
        ContainerImageName:  container.Config.Image,
        ContainerCreated:    container.Created,
        ContainerEnv:        container.Config.Env,
        ContainerLabels:     container.Config.Labels,
        DaemonName:          "docker",
    }

    // Set logging file for "json-logger"
    if cfg.Type == jsonfilelog.Name {
        ctx.LogPath, err = container.GetRootResourcePath(fmt.Sprintf("%s-json.log", container.ID))
        if err != nil {
            return nil, err
        }
    }
    return c(ctx)
}
#/container/container.go:978
func (container *Container) startLogging() error {  
    if container.HostConfig.LogConfig.Type == "none" {
        return nil // do not start logging routines
    }

    l, err := container.StartLogger(container.HostConfig.LogConfig)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("Failed to initialize logging driver: %v", err)
    }

    copier := logger.NewCopier(map[string]io.Reader{"stdout": container.StdoutPipe(), "stderr": container.StderrPipe()}, l)
    container.LogCopier = copier
    copier.Run()
    container.LogDriver = l

    // set LogPath field only for json-file logdriver
    if jl, ok := l.(*jsonfilelog.JSONFileLogger); ok {
        container.LogPath = jl.LogPath()
    }

    return nil
}

第一个方法是为container查找log-driver。首先根据容器配置的log-driver类别调用:logger.GetLogDriver(cfg.Type)返回一个方法类型:

/daemon/logger/factory.go:9
type Creator func(Context) (Logger, error)  

实质就是从工厂类注册的logdriver插件去查找,具体源码下文分析。获取到c方法后构建调用参数具体就是容器的一些信息。然后使用调用c方法返回driver。driver是个接口类型,我们看看有哪些方法:

# /daemon/logger/logger.go:61
type Logger interface {  
    Log(*Message) error
    Name() string
    Close() error
}

很简单的三个方法,也很容易理解,Log()发送日志消息到driver,Close()进行关闭操作(根据不同实现)。 也就是说我们自己实现一个logdriver,只需要实现如上三个方法,然后注册到logger工厂类中即可。下面我们来看/daemon/logger/factory.go

第二个方法就是处理日志了,获取到日志driver,在创建一个Copier,顾名思义就是复制日志,分别从stdout 和stderr复制到logger driver。下面看看具体关键实现:

#/daemon/logger/copir.go:41
func (c *Copier) copySrc(name string, src io.Reader) {  
    defer c.copyJobs.Done()
    reader := bufio.NewReader(src)

    for {
        select {
        case <-c.closed:
            return
        default:
            line, err := reader.ReadBytes('\n')
            line = bytes.TrimSuffix(line, []byte{'\n'})

            // ReadBytes can return full or partial output even when it failed.
            // e.g. it can return a full entry and EOF.
            if err == nil || len(line) > 0 {
                if logErr := c.dst.Log(&Message{Line: line, Source: name, Timestamp: time.Now().UTC()}); logErr != nil {
                    logrus.Errorf("Failed to log msg %q for logger %s: %s", line, c.dst.Name(), logErr)
                }
            }

            if err != nil {
                if err != io.EOF {
                    logrus.Errorf("Error scanning log stream: %s", err)
                }
                return
            }
        }
    }
}

每读取一行数据,构建一个消息,调用logdriver的log方法发送到driver处理。

日志driver注册器

位于/daemon/logger/factory.go的源码实现即时日志driver的注册器,其中几个重要的方法(上文已经提到一个):

# /daemon/logger/factory.go:21
func (lf *logdriverFactory) register(name string, c Creator) error {  
    if lf.driverRegistered(name) {
        return fmt.Errorf("logger: log driver named '%s' is already registered", name)
    }

    lf.m.Lock()
    lf.registry[name] = c
    lf.m.Unlock()
    return nil
}
# /daemon/logger/factory.go:39
func (lf *logdriverFactory) registerLogOptValidator(name string, l LogOptValidator) error {  
    lf.m.Lock()
    defer lf.m.Unlock()

    if _, ok := lf.optValidator[name]; ok {
        return fmt.Errorf("logger: log validator named '%s' is already registered", name)
    }
    lf.optValidator[name] = l
    return nil
}

看起来很简单,就是将一个Creator方法类型添加到一个map结构中,将LogOptValidator添加到另一个map这里注意加锁的操作。

#/daemon/logger/factory.go:13
type LogOptValidator func(cfg map[string]string) error  

这个主要是验证driver的参数 ,dockerd和docker启动参数中有:--log-opt

好雨云帮自己实现一个基于zmq的log-driver

上文已经完整分析了docker daemon管理logdriver和处理日志的整个流程。相信你已经比较明白了。下面我们以zmq-driver为例讲讲我们怎么实现自己的driver。直接接收容器的日志。
上文我们已经谈了一个log-driver需要实现的几个方法。 我们可以看看位于/daemon/logger目录下的已有的driver的实现,例如fluentd,awslogs等。 下面我们来分析zmq-driver具体的代码:

//定义一个struct,这里包含一个zmq套接字
type ZmqLogger struct {  
    writer      *zmq.Socket
    containerId string
    tenantId    string
    serviceId   string
    felock      sync.Mutex
}
//定义init方法调用logger注册器的方法注册当前driver
//和参数验证方法。
func init() {  
    if err := logger.RegisterLogDriver(name, New); err != nil {
        logrus.Fatal(err)
    }
    if err := logger.RegisterLogOptValidator(name, ValidateLogOpt); err != nil {
        logrus.Fatal(err)
    }
}
//实现一个上文提到的Creator方法注册logdriver.
//这里新建一个zmq套接字构建一个实例
func New(ctx logger.Context) (logger.Logger, error) {  
    zmqaddress := ctx.Config[zmqAddress]

    puber, err := zmq.NewSocket(zmq.PUB)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    var (
        env       = make(map[string]string)
        tenantId  string
        serviceId string
    )
    for _, pair := range ctx.ContainerEnv {
        p := strings.SplitN(pair, "=", 2)
        //logrus.Errorf("ContainerEnv pair: %s", pair)
        if len(p) == 2 {
            key := p[0]
            value := p[1]
            env[key] = value
        }
    }
    tenantId = env["TENANT_ID"]
    serviceId = env["SERVICE_ID"]

    if tenantId == "" {
        tenantId = "default"
    }

    if serviceId == "" {
        serviceId = "default"
    }

    puber.Connect(zmqaddress)

    return &ZmqLogger{
        writer:      puber,
        containerId: ctx.ID(),
        tenantId:    tenantId,
        serviceId:   serviceId,
        felock:      sync.Mutex{},
    }, nil
}
//实现Log方法,这里使用zmq socket发送日志消息
//这里必须注意,zmq socket是线程不安全的,我们知道
//本方法可能被两个线程(复制stdout和肤质stderr)调用//必须使用锁保证线程安全。否则会发生错误。
func (s *ZmqLogger) Log(msg *logger.Message) error {  
    s.felock.Lock()
    defer s.felock.Unlock()
    s.writer.Send(s.tenantId, zmq.SNDMORE)
    s.writer.Send(s.serviceId, zmq.SNDMORE)
    if msg.Source == "stderr" {
        s.writer.Send(s.containerId+": "+string(msg.Line), zmq.DONTWAIT)
    } else {
        s.writer.Send(s.containerId+": "+string(msg.Line), zmq.DONTWAIT)
    }
    return nil
}
//实现Close方法,这里用来关闭zmq socket。
//同样注意线程安全,调用此方法的是容器关闭协程。
func (s *ZmqLogger) Close() error {  
    s.felock.Lock()
    defer s.felock.Unlock()
    if s.writer != nil {
        return s.writer.Close()
    }
    return nil
}

func (s *ZmqLogger) Name() string {  
    return name
}
//验证参数的方法,我们使用参数传入zmq pub的地址。
func ValidateLogOpt(cfg map[string]string) error {  
    for key := range cfg {
        switch key {
        case zmqAddress:
        default:
            return fmt.Errorf("unknown log opt '%s' for %s log driver", key, name)
        }
    }
    if cfg[zmqAddress] == "" {
        return fmt.Errorf("must specify a value for log opt '%s'", zmqAddress)
    }
    return nil
}

总结

多研究源码可以方便我们理解docker的工作原理。今天我们分析了日志部分。希望读者对这部分功能能够理解得更清晰。