likes
comments
collection
share

盘点各大主流日志组件的缓存和异步设置

作者站长头像
站长
· 阅读数 14

前言

事情是这样的： 当我们应用报错并进行记录日志的时候，发现系统响应速度明显变慢，于是我们排查到可能是由于记录日志时降低了系统性能吞吐量。

于是我们尝试将日志增加缓存设置并采用异步日志

来缓解并且采用异步记录的方式来提高系统性能。

为此我们也对主流日志框架的配置做了如下梳理。

给日志增加缓存

给日志增加缓存的主要目的是提高性能和减少磁盘I/O操作。缓存可以帮助解决以下问题：

优点：

  • 性能优化：频繁地将日志写入磁盘可能会对应用程序的性能产生负面影响，因为磁盘I/O操作通常比内存操作要慢得多。通过在缓冲区中暂存日志，Log4j2可以将多个日志记录合并到一次磁盘写入操作中。这样，在缓冲区满时，日志会一次性写入磁盘，从而减少了磁盘I/O操作的频率，提高了性能。

  • 降低磁盘使用率：将日志频繁地写入磁盘可能会导致磁盘空间快速耗尽，尤其是在大量日志生成的情况下。使用缓存可以减少磁盘使用率，因为缓冲区允许您将多个日志记录合并到一次磁盘写入操作中。这样，磁盘上的日志文件可以更紧凑地存储，节省磁盘空间。

  • 减少磁盘碎片：频繁地将日志写入磁盘可能会导致磁盘碎片，从而降低磁盘性能。通过使用缓存，您可以减少碎片产生的可能性，因为日志记录将在缓冲区中组合，然后一次性写入磁盘。

缺点：

  • 使用缓存的缺点是可能会导致在应用程序崩溃或意外终止时丢失尚未写入磁盘的日志。

因此，在实现日志缓存时，需要在性能和日志数据安全性之间找到平衡。比如可以通过调整缓冲区大小和设置元素来实现这一平衡。请注意，在应用程序正常退出时，确保正确关闭Log4j2以将缓冲区中剩余的日志写入磁盘。

log4j的缓存设置

在Log4j中，日志缓存主要通过FileAppender的bufferedIO和bufferSize属性来配置。bufferedIO属性用于启用或禁用缓存，bufferSize属性用于设置缓冲区大小。

以下是一个Log4j（1.x）配置文件（log4j.properties）示例，展示了如何为FileAppender设置缓存：

log4j.rootLogger=INFO, file
log4j.appender.file=org.apache.log4j.FileAppender
log4j.appender.file.File=logs/app.log
log4j.appender.file.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.file.layout.ConversionPattern=%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} [%t] %-5p %c{1} - %msg%n
log4j.appender.file.bufferedIO=true
log4j.appender.file.bufferSize=8192

在这个例子中，bufferedIO设置为true以启用缓存，bufferSize设置为8192字节，即8KB。

log4j2的缓存设置

在Log4j2中，日志缓存通过在FileAppender中添加元素并设置bufferSize属性来实现。

以下是一个Log4j2（2.x）配置文件（log4j2.xml）示例，展示了如何为FileAppender设置缓存：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration status="warn">
    <Appenders>
        <File name="FileAppender" fileName="logs/app.log">
            <PatternLayout>
                <Pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} [%t] %-5p %c{1} - %msg%n</Pattern>
            </PatternLayout>
            <BufferedIO bufferSize="8192"/>
        </File>
    </Appenders>
    <Loggers>
        <Root level="info">
            <AppenderRef ref="FileAppender"/>
        </Root>
    </Loggers>
</Configuration>

在这个例子中，bufferSize设置为8192字节，即8KB。

总之，虽然Log4j和Log4j2都支持日志缓存，但它们的配置方式略有不同。在Log4j中，您需要在log4j.properties文件中设置bufferedIO和bufferSize属性；而在Log4j2中，您需要在log4j2.xml文件中使用元素并设置bufferSize属性。

logback的缓存设置

Logback提供了类似的缓存功能，通过ImmediateFlush属性配置。ImmediateFlush属性决定是否立即将日志刷新到磁盘。当ImmediateFlush设置为false时，Logback将在内部缓存日志，直到缓冲区满，然后再将日志写入磁盘。这有助于减少磁盘I/O操作，提高性能。

以下是一个Logback配置文件（logback.xml）示例，展示了如何设置缓存：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
    <appender name="FILE" class="ch.qos.logback.core.FileAppender">
        <file>logs/app.log</file>
        <encoder>
            <pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern>
            <immediateFlush>false</immediateFlush>
        </encoder>
    </appender>

    <root level="info">
        <appender-ref ref="FILE" />
    </root>
</configuration>

在这个例子中，元素被设置为false，这意味着Logback将在内部缓存日志，直到缓冲区满，然后再将日志写入磁盘。

请注意，将设置为false可能会在应用程序崩溃或意外终止时导致尚未写入磁盘的日志丢失。因此，在实现日志缓存时，需要在性能和日志数据安全性之间找到平衡。您可以根据需要将设置为true，以确保每次写入日志时都将缓冲区刷新到磁盘。然而，这可能会影响性能，因为磁盘I/O操作通常比内存操作慢得多。

异步日志记录

异步日志记录的主要目的是将日志记录与应用程序主流程分离，以减少日志记录对应用程序性能的影响。当采用异步日志记录时，日志记录操作通常在一个单独的线程或线程池中执行，这样应用程序主线程可以在不等待日志记录完成的情况下继续执行。

优点：

  • 降低性能开销：由于日志记录操作在单独的线程或线程池中执行，应用程序主线程可以不受阻塞地继续执行。这可以降低日志记录对应用程序性能的影响，特别是在高负载情况下。

  • 提高吞吐量：异步日志记录可以提高应用程序的吞吐量，因为主线程无需等待日志记录操作完成。这样，应用程序可以更快地处理请求和执行任务。

  • 缓解磁盘I/O压力：异步日志记录可以将多个日志记录请求批量处理，从而减少磁盘I/O操作。这有助于减轻磁盘I/O压力，并提高整体性能。

缺点：

  • 例如，在应用程序崩溃或意外终止时，异步日志记录可能导致尚未处理的日志记录丢失。

  • 此外，异步日志记录可能会增加内存占用，因为日志记录请求需要在内存中排队等待处理。

Log4j2:

在 Log4j2 中设置异步日志记录非常简单。首先，您需要在配置文件（例如 log4j2.xml）中添加一个名为 或 的元素。这些元素允许您将指定的日志记录器配置为异步模式。例如：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration>
    <Appenders>
        <Console name="Console" target="SYSTEM_OUT">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5level %logger{36} - %msg%n" />
        </Console>
    </Appenders>
    <Loggers>
        <AsyncRoot level="info">
            <AppenderRef ref="Console"/>
        </AsyncRoot>
    </Loggers>
</Configuration>

在这个示例中，我们使用 元素配置了根日志记录器，使其异步记录日志，并将其级别设置为 "info"。日志输出将被写入控制台。

Logback:

Logback 没有内置的异步日志记录支持，但可以通过添加 logback-classic 依赖项中的 ch.qos.logback.classic.AsyncAppender 来实现。以下是一个 logback.xml 配置文件示例：

<configuration>
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder>
            <pattern>%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern>
        </encoder>
    </appender>

    <appender name="ASYNC" class="ch.qos.logback.classic.AsyncAppender">
        <appender-ref ref="STDOUT" />
    </appender>

    <root level="info">
        <appender-ref ref="ASYNC" />
    </root>
</configuration>

在这个示例中，我们使用 ch.qos.logback.classic.AsyncAppender 类创建了一个名为 "ASYNC" 的异步 appender，并将其配置为使用名为 "STDOUT" 的控制台 appender。根日志记录器将记录 "info" 级别的日志并使用 "ASYNC" appender。

Log4j 1.x:

Log4j 1.x 没有内置的异步日志记录支持，但可以通过使用 Apache Extras 的 org.apache.log4j.AsyncAppender 实现。首先，您需要在项目中添加 Apache Extras for Log4j 的依赖项。然后，您可以在配置文件（例如 log4j.properties）中配置异步 appender，如下所示：

log4j.rootLogger=info, ASYNC
log4j.appender.STDOUT=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.STDOUT.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.STDOUT.layout.ConversionPattern=%d{HH:mm:ss.SSS} [%t] %-5p %c{1} - %m%n
log4j.appender.ASYNC=org.apache.log4j.AsyncAppender
log4j.appender.ASYNC.appender-ref=STDOUT

在这个示例中，我们使用 org.apache.log4j.AsyncAppender 类创建了一个名为 "ASYNC" 的异步 appender，并将其配置为使用名为 "STDOUT" 的控制台 appender。根日志记录器将记录 "info" 级别的日志并使用 "ASYNC" appender。

总结一下，这些示例演示了如何在 Log4j2、Logback 和 Log4j 1.x 中设置异步日志记录。在实际应用中，根据项目需求和日志框架选择合适的异步日志记录设置。异步日志记录可以提高应用程序性能，但需要权衡内存占用和日志丢失风险。

各个日志组件的性能优势

Log4j（1.x）

Log4j是Apache提供的一个早期日志框架。尽管它已经过时并被Log4j2取代，但它仍然在许多现有项目中使用。它提供了基本的缓存功能，可以通过bufferedIO和bufferSize属性设置。这有助于减少磁盘I/O操作并提高性能。然而，与Log4j2和Logback相比，Log4j的性能较低。

Log4j2（2.x）

Log4j2是Log4j的继任者，性能明显优于Log4j和Logback。Log4j2的缓存实现利用了元素，允许用户指定缓冲区大小。Log4j2的一个显著优势是其异步日志记录功能。异步记录可以显著降低日志记录对应用程序性能的影响。异步Appender可以与缓存功能结合使用，进一步提高性能。总的来说，Log4j2在性能方面具有很大优势。

Logback

Logback是SLF4J项目的实现之一，作为Log4j的替代方案。Logback的性能优于Log4j，但略逊于Log4j2。Logback的缓存功能通过属性实现，允许用户选择是否立即将日志刷新到磁盘。虽然这种方法不如Log4j2的异步日志记录和缓存功能灵活，但它仍然能够在一定程度上提高性能。

性能排名

Log4j
Logback
Log4j2

小结

  1. Log4j 1.x 已经过时，不再维护。因此，建议使用 Log4j2 或 Logback，因为它们提供了更先进的功能和更好的性能。
  2. Log4j2在性能方面具有明显优势，特别是在缓存和异步日志记录方面。Logback的性能优于Log4j，但略逊于Log4j2。Log4j的性能相对较低，但它仍然在许多现有项目中使用。在考虑性能时，推荐使用Log4j2或Logback作为日志框架。
  3. 使用缓存的缺点是可能会导致在应用程序崩溃或意外终止时丢失尚未写入磁盘的日志，在实现日志缓存时，需要在性能和日志数据安全性之间找到平衡
  4. 异步日志记录的主要作用是通过将日志记录操作与应用程序主流程分离，降低性能开销、提高吞吐量和缓解磁盘I/O压力。然而，也可能增加日志丢失的风险和内存占用。在实际应用中，需要根据应用程序的性能需求和日志记录负载来权衡异步日志记录的优缺点。