Spring Boot 使用 Log4j2 & Logback 输出日志到 EKL

转载自：https://cloud.tencent.com/developer/article/1433238

1、ELK 介绍

ELK 是 Elasticsearch , Logstash, Kibana 的缩写，Elasticsearch 是开源分布式搜索引擎，提供搜集、分析、存储数据等功能，Logstash 主要是用来日志的搜集、分析、过滤日志的工具，Kibana 为 Elasticsearch 提供分析和可视化的 Web 平台，可以在 Elasticsearch 的索引中查找，交互数据，并生成各种维度的表图。一句话：日志收集（Logstash），数据存储（Elasticsearch），日志可视化（Kibana），三者有机结合起来，非常方便集中式处理日志。

2、环境、软件准备

本次演示环境，我是在本机 MAC OS 上操作，以下是安装的软件及版本：

• Java: 1.8.0_211
• Elasticsearch: 7.1.0
• Logstash: 7.1.0
• Kibana: 7.1.0
• Spring Boot: 2.1.4.RELEASE

注意：本次主要演示如何在 Spring-Boot 项目中配置 Log4j2 以及 Logback 输出日志到 ELK 中，并能够在 Kibana 中可以正确检索出来，Elasticsearch 及 Spring-Boot 项目底层需要 Java 环境，所以需要提前本地安装好 Java 环境，这里忽略 Java 安装过程。

3、ELK 环境搭建

我们可以去 官网 分别下载系统对应最新版 Elasticsearch、Logstash、Kibana，截止目前已更新到 7.1.0 版本，可通过以下链接获取安装包并提供默认配置启动步骤。

• Elasticsearch
• Logstash
• Kibana

这里我先按照默认配置启动 Elasticsearch 服务，启动完毕，本地可以通过 http://127.0.0.1:9200 地址访问服务是否启动正常。注意：先不启动 Logstash 和 Kibana，因为他们的配置需要更改，下边会讲到。

4、Spring Boot 配置示例

使用 Idea 创建一个 Spring Boot 项目，我们先添加 Log4j2支持，演示如何使用 Log4j2 将日志直接输出到本地的 ELK 中，然后演示下通过 Logback 动态输出索引名称到日志中，方便分类检索日志。

4.1、Log4j2 方式配置

首先修改 pom.xml 增加 Log4j2 日志框架支持，注意 spring-boot-starter 默认使用 Logback 作为日志框架，所以需要先移除默认日志配置 spring-boot-starter-logging。

pom.xml 增加如下配置：

	 <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        <exclusions>
            <exclusion>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
            </exclusion>
        </exclusions>
    </dependency>
	 <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.lmax</groupId>
        <artifactId>disruptor</artifactId>
        <version>3.4.2</version>
    </dependency>

注意：disruptor 是一个轻量的高性能并发框架，Log4j2 包含了基于 LMAX Disruptor（高性能线程间消息通信库）的下一代 Asynchronous Loggers。在多线程环境下 Asynchronous Loggers 的吞吐量是 Log4j1 和 Logback 的 18 倍，而延迟时间也要低一个数量级。如果使用异步日志时，添加 disruptor 支持，会大大提高效率，当然不添加也是没有问题的。

增加 log4j2-spring.xml 配置输出到 ELK 中，大概配置如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration status="OFF" monitorInterval="60">
    <Appenders>
        <!-- Console 日志，只输出 level 及以上级别的信息，并配置各级别日志输出颜色 -->
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <!--控制台只输出level及以上级别的信息（onMatch），其他的直接拒绝（onMismatch）-->
            <ThresholdFilter level="info" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY"/>
            <PatternLayout pattern="%highlight{%d{yyyy.MM.dd 'at' HH:mm:ss z} %-5level %class{36} %M() @%L - %msg%n}{FATAL=Bright Red, ERROR=Bright Magenta, WARN=Bright Yellow, INFO=Bright Green, DEBUG=Bright Cyan, TRACE=Bright White}"/>
        </Console>
		 <!-- socket 日志，输出日志到 Logstash 中做日志收集 -->
        <Socket name="Socket" host="127.0.0.1" port="4560" protocol="TCP">
            <JsonLayout properties="true" compact="true" eventEol="true" />
            <PatternLayout pattern="%d{yyyy.MM.dd 'at' HH:mm:ss z} %-5level %class{36} %M() @%L - %msg%n"/>
        </Socket>
    </Appenders>
    <Loggers>
        <Root level="INFO">
            <appender-ref ref="Socket"/>
            <appender-ref ref="Console"/>
        </Root>
    </Loggers>
</Configuration>

注意：这里配置 Socket 输出方式，输出日志到本地 Logstash 做日志收集，格式化处理后自动输出到本地 Elasticsearch 中存储，最后通过 Kibana 检索索引通过 Web 页面展示出来。需要指定 host、port、protocol，这里就配置成本地 Logstash 指定配置的端口和地址即可。

同时可以在 application.properties 中配置日志输出级别，注意这里可以不指定加载 log4j2-spring.xml 文件，Spring Boot 会默认加载该配置文件。

logging.level.root=info

最后，代码中在 Controller 写入一些特定日志和异常信息，方便在 Kibana 中查看验证。

@RestController
@RequestMapping("/test")
public class LogController {

    private Logger logger = LogManager.getLogger(LogController.class);
    
    @RequestMapping(value = "/log4j2", method = RequestMethod.GET)
    public String testLog(){
        try {
            logger.info("Hello 这是 info message. 信息");
            logger.error("Hello 这是 error message. 报警");
            logger.warn("Hello 这是 warn message. 警告");
            logger.debug("Hello 这是 debug message. 调试");
            logger.fatal("Hello 这是 fatal message. 严重");
            List<String> list = new ArrayList<>();
            System.out.println(list.get(2));
        } catch (Exception e) {
            logger.error("testLog", e);
        }
        return "";
    }
}

OK，Spring Boot 工程添加 Log4j2 支持配置完毕，接下来，我们需要配置 Logstash 和 Kibana，在 Logstash 安装目录下 config 目录，新建 test-log4j2.conf 配置文件，配置如下：

input {
  tcp {
    host => "127.0.0.1"
    port => "4560"
    mode => "server"
    type = json
  }
  stdin {}
}
filter {

}
output {
  stdout {
    codec => rubydebug
  }
  elasticsearch {
    hosts => ["127.0.0.1:9200"]
    action => "index"
	 codec => rubydebug
    index => "log4j2-%{+YYYY.MM.dd}"
  }
}

注意：这里配置 tcp 的 host 和 port 要跟上边 log4j2-spring.xml 中配置一致，否则无法进行日志收集， output 下的 elasticsearch 的 host 配置要跟上边启动的本地 Elasticsearch 配置一致，index 指定为固定的 log4j2-yyyy.MM.dd 格式，方便在 Kibana 中检索索引使用。使用该配置文件启动 Logstash，命令如下：

$ cd <Logstash_path>/bin
$ ./logstash -f ../config/test-log4j2.conf

最后，启动 Kibana，可以使用默认配置，不过这里我稍微修改一些配置如下：

$ vim <Kibana_path>/config/kibana.conf

server.port: 5601
server.host: "127.0.0.1"
elasticsearch.hosts: ["http://127.0.0.1:9200"]
i18n.locale: "zh-CN"

同理，这里 elasticsearch.hosts 配置要跟上边一致，同时指定 Kibana 启动端口为 5601，并且修改显示默认英文为中文，方便查看，启动 Kibana 直到日志输出显示状态为 Green 即启动完毕。

一切都准备完毕，最后启动 Spring Boot 工程，并触发 /test/log4j2 接口，制造各类日志，在 Kibana Web 页面查看是否正确加载过来吧！

浏览器访问 http://127.0.0.1:4560 即可打开 Kibana 页面，首先我们查看下 Elasticsearch 索引管理里面，是否已存在上边配置的 log4j2-yyyy.MM.dd 格式索引。

OK，显示已存在，那么接下来我们在 Kibana 索引模式下创建索引模式，输入 log4j2-* 即可正确匹配到 Elasticsearch 中的指定的索引，接着在时间筛选字段名称处选择 @timestamp，方便我们后边按照时间段筛选数据，创建过程如下：

创建完毕，我们就可以在 Kibana 中筛选并显示日志了，比如我增加了 message 字段，过滤完后，就显示出来上边工程示例代码中的各种类型日志以及异常日志了，非常直观方便!

4.2、Logback 方式配置

上边使用 Log4j2 日志框架可以正确输出日志到 ELK，但是有一个地方需要我们注意，就是启动 Logstash 时指定 Elasticsearch 的 index 索引为固定值（log4j2-*）了，如果有多个 project 同时往 ELK 中输出日志，那么使用同一个索引名称的话，会造成日志混乱，不方便区分排查各个项目的日志，所以，我们希望能够通过动态输出索引名称到 Elasticsearch 中，例如 Project A 输出到索引 projectA-* 下，Project B 输出到索引 projectB-* 下，这样就方便我们在 Kibana 下根据项目匹配对应的索引值了，当然使用 Spring Boot 默认日志框架 Logback 可以很轻松的办到。

那么改造项目来支持 Logback 日志框架，首先修改 pom.xml 配置文件如下：

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
<!--        <exclusions>-->
<!--            <exclusion>-->
<!--                <groupId>org.springframework.boot</groupId>-->
<!--                <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>-->
<!--            </exclusion>-->
<!--        </exclusions>-->
    </dependency>


    <dependency>
        <groupId>net.logstash.logback</groupId>
        <artifactId>logstash-logback-encoder</artifactId>
        <version>5.3</version>
    </dependency>

注意：这里将移除的 spring-boot-starter-logging 重新添加进来，同时依赖 logstash-logback-encoder 该插件，该插件起到 Socket 通过 TCP 方式向 Logstash 进行日志输送的作用。

接着增加 logback-spring.xml 配置文件如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration debug="false">
    <property name="LOG_HOME" value="logs/demo.log" />
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder class="ch.qos.logback.classic.encoder.PatternLayoutEncoder">
            <pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{50} - %msg%n</pattern>
        </encoder>
    </appender>

    <appender name="logstash" class="net.logstash.logback.appender.LogstashTcpSocketAppender">
        <destination>127.0.0.1:4560</destination>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" >
            <customFields>{"appname": "demo-elk"}</customFields>
        </encoder>
    </appender>

    <root level="INFO">
        <appender-ref ref="STDOUT" />
        <appender-ref ref="logstash" />
    </root>
</configuration>

注意：这里的 destination 依旧要配置对应上本地 Logstash 配置，着重说下 <customFields>{"appname": "demo-elk"}</customFields> 字段配置，该自定义字段配置， Logstash 收集日志时，每条日志记录均会带上该字段，而且在 Logstash 配置文件中可以通过变量的方式获取到字段，这样就能达到我们说的动态输出索引名称到 Elasticsearch 中的功能了。同样，application.properties 可以不指定加载 logback-spring.xml 文件，Spring Boot 会默认加载该配置文件。接下来，去 Logstash config 下增加 test-logback.conf 配置文件，配置如下:

input {
  tcp {
    host => "127.0.0.1"
    port => "4560"
    mode => "server"
    type => json
  }
  stdin {}
}
filter {

}
output {
  stdout {
    codec => rubydebug
  }
  elasticsearch {
    hosts => ["127.0.0.1:9200"]
    action => "index"
    codec => rubydebug
    index => "%{[appname]}-%{+YYYY.MM.dd}"
  }
}

注意：这里的 %{[appname]} 就是获取上边的 <customFields> 字段中的 json 串 key 值，我们只传了一个 appname 值，当让还可以传递其他值，例如 IP、Hostname 等关键信息，方便在 Kibana 中检索索引时区分。重启一下 Logstash 指定该配置文件。

$ cd <Logstash_path>/bin
$ ./logstash -f ../config/test-logback.conf

Elasticsearch 和 Kibana 不需要重启，再次启动 Spring Boot 工程，去 Kibana 下查看 ！查看下 Elasticsearch 索引管理里面，是否已存在上边配置的 demo-elk-yyyy.MM.dd 格式索引。

What? 怎么没有获取到传递过去的 appname 值呢？原样配置到 Elasticsearch 索引中去了，但是我在后台 Logstash 控制台日志中可以明显看到，打印的每条 Json 串中是有该字段的呀！各种搜索，发现大家也是这么配置的呢！即使将 type => json 改为 codec => json 依旧不行！百思不得解的时候，查看了下 logstash-logback-encoder 文档说明 这里明确指出要使用 codec => json_lines 方式，好吧! test-logbash.conf 配置修改如下并重启 Logstash。

input {
  tcp {
    host => "127.0.0.1"
    port => "4560"
    mode => "server"
    codec => json_lines
  }
  stdin {}
}
filter {

}
output {
  stdout {
    codec => rubydebug
  }
  elasticsearch {
    hosts => ["127.0.0.1:9200"]
    action => "index"
    index => "%{[appname]}-%{+YYYY.MM.dd}"
  }
}

这下妥妥没有问题了，在去查看下 Elasticsearch 索引管理，这下就有了。

那么接着建一个索引模式名称为 demo-elk-*，查看下日志记录，是否能够正常加载的项目日志，也是妥妥没有问题的。

参考资料

• elasticsearch
• logstash
• kibana
• logstash-logback-encoder