使用OpenTelemetry和Loki实现高效的应用日志采集和分析

背景

OpenTelemetry 简介

OpenTelemetry[1] （以下简称 Otel）是一个开源项目，旨在为分布式追踪、度量和日志提供统一的标准，简化应用程序的观测性（Observability）。它提供了一系列工具和 API，用于收集和传输应用程序的性能数据和日志，帮助开发者和运维团队更好地理解系统的行为。功能包括自动和手动检测应用程序的追踪数据，收集关键度量指标，以及捕获和传输日志。Otel 支持多种编程语言和框架，可以与多个后端系统集成，如 Prometheus、Jaeger、Elasticsearch 等。

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Log 是 OpenTelemetry 项目的一部分，旨在提供一种标准化的方式来收集、传输和存储日志数据。

Loki 简介

Loki[2] 是 Grafana Labs[3] 开发的一个水平可扩展、高可用性、多租户的日志聚合系统，专为效率和易用性而设计。与传统的日志聚合系统不同，Loki 主要索引日志内容的元数据而不是内容本身，这使得它既轻量又高效。Loki 采用了与 Prometheus[4] 类似的标签系统，使得日志查询更加灵活和强大。常用于存储和查询大量日志数据，特别是与 Grafana 结合使用时，提供了强大的日志可视化和分析能力。

演示

在本演示中将使用 Java 应用进行日志闭环操作的演示，在 Otel Log 支持的语言[5] 中，Java 是的最全面的语言之一。

架构

图片

1. Otel Operator 通过自动插桩的配置，为 Java 工作负载安装探针并加载配置
2. 应用通过 otlp 端点上报日志到 Otel collector
3. Otel collector 将日志输出到 Loki
4. grafana 将 Loki 作为数据源进行日志的可视化展示

前置条件

• Kubernetes 集群
• kubectl cli
• helm cli

安装 Loki 和 Grafana

安装 Grafana helm 库。

helm repo add grafana https://grafana.github.io/helm-charts
helm repo update

准备 Loki 的配置文件 values.yaml。

loki:
  auth_enabled: false
  commonConfig:
    replication_factor: 1
  storage:
    type: 'filesystem'
singleBinary:
  replicas: 1

安装 Loki。

helm install --values values.yaml loki grafana/loki

安装 Grafana。

helm install grafana grafana/grafana

通过 port forward 可以访问 Grafana http://localhost:3000 。

POD_NAME="$(kubectl get pod -l app.kubernetes.io/name=grafana -o jsnotallow='{.items[0].metadata.name}')"
kubectl --namespace default port-forward $POD_NAME 3000

在 Grafana 中配置 Loki 数据源，指向上面部署 Loki。

图片

安装 Otel Operator

Otel Operator 依赖 cert-manager 进行证书的管理，安装 operator 之前需要安装 cert-manager。

kubectl apply -f https://github.com/cert-manager/cert-manager/releases/download/v1.13.2/cert-manager.yaml

执行下面命令安装 Otel Operator

kubectl apply -f https://github.com/open-telemetry/opentelemetry-operator/releases/latest/download/opentelemetry-operator.yaml

配置 Instrumentation

成功安装 Otel Operator 之后，接下来就是配置探针的安装和配置了，详细的配置说明，可以参考 Instrumentation API 文档[6]。

Instrumentation 是 Otel Operator 的另一个 CRD，用于自动安装 Otel 探针和配置。本演示虽然主要聚焦在日志，但我们依然保留了之前使用的分布式跟踪的配置，保证链路信息的传递。

• propagators 用于配置跟踪信息在上下文的传递方式。
• sampler 采样器
• env 和 [language].env 添加到容器的环境变量

针对 Java 应用，通过环境变量 OTEL_EXPORTER_OTLP_ENDPOINT 设置 oltp 的端点，以及 OTEL_LOGS_EXPORTER 设置应用 日志的输出方式[7] oltp。也可以设置为 logging、oltp，将日志输出到控制台以及 oltp 端点。

kubectl apply -f - <

配置 OpenTelemetry Collector

在我们的设计用，Otel Collector 会将日志输出到 Loki，实际上是通过 Loki 的 HTTP API[8] 来发送日志，因此需要使用适配 Loki API 的 exporter[9]：lokiexporter[10]。

lokiexporter 来自 Otel Collector 的 Contrib 库[11]，并不在官方的 release 中。要想在 collector 中使用 lokiexporter 有两种方式：

• 使用官方提供的工具 OpenTelemetry Collector Builder (ocb)[12] 在构建 collector 的二进制时将 lokiexporter 加入其中。
• 使用 官方提供的发行包 otelcol-contrib[13]，这个包中包含了 Contrib 库所有的第三方组件。但不推荐在生产环境中使用，仅供测试。我们的演示中将会使用该发行包。

kubectl apply -f - <

@SpringBootApplication
@Slf4j
@RestController
public class SpringBootRestApplication {

 public static void main(String[] args) {
  SpringApplication.run(SpringBootRestApplication.class, args);
 }

 @GetMapping("/")
 public String hello() {
  log.info("Hello World");
  return "Hello World";
 }
}

  
   org.springframework.boot
   spring-boot-starter-web
  
        
            org.projectlombok
            lombok
            1.18.28
        
    

kubectl apply -f - <

curl localhost:8080
Hello World