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。


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。

云盟认证成员： barnett