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:62type CommonContainer struct{    StreamConfig *stream.Config    ...}# /container/stream/streams.go:26type 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:312func (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:978func (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:9type 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:61type 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:41func (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:21func (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:39func (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:13type 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。