Go 语言项目中使用 zap 日志库

本文先介绍了 Go 语言原生的日志库的使用，然后详细介绍了非常流行的 Uber 开源的 zap 日志库，同时介绍了如何搭配 Lumberjack 实现日志的切割和归档。

介绍

在许多 Go 语言项目中，我们需要一个好的日志记录器能够提供下面这些功能：

• 能够将事件记录到文件中，而不是应用程序控制台。
• 日志切割-能够根据文件大小、时间或间隔等来切割日志文件。
• 支持不同的日志级别。例如 INFO，DEBUG，ERROR 等。
• 能够打印基本信息，如调用文件/函数名和行号，日志时间等。

默认的 Go Logger

在介绍 Uber-go 的 zap 包之前，让我们先看看 Go 语言提供的基本日志功能。Go 语言提供的默认日志包是 https://golang.org/pkg/log/。

实现 Go Logger

实现一个 Go 语言中的日志记录器非常简单——创建一个新的日志文件，然后设置它为日志的输出位置。

设置 Logger

我们可以像下面的代码一样设置日志记录器。

func SetupLogger() {
	logFileLocation, _ := os.OpenFile("/Users/q1mi/test.log", os.O_CREATE|os.O_APPEND|os.O_RDWR, 0744)
	log.SetOutput(logFileLocation)
}

使用 Logger

让我们来写一些虚拟的代码来使用这个日志记录器。

在当前的示例中，我们将建立一个到 URL 的 HTTP 连接，并将状态代码/错误记录到日志文件中。

func simpleHttpGet(url string) {
	resp, err := http.Get(url)
	if err != nil {
		log.Printf("Error fetching url %s : %s", url, err.Error())
	} else {
		log.Printf("Status Code for %s : %s", url, resp.Status)
		resp.Body.Close()
	}
}

Logger 的运行

现在让我们执行上面的代码并查看日志记录器的运行情况。

func main() {
    SetupLogger()
    simpleHttpGet("www.google.com")
    simpleHttpGet("http://www.google.com")
}

当我们执行上面的代码，我们能看到一个test.log文件被创建，下面的内容会被添加到这个日志文件中。

2019/05/24 01:14:13 Error fetching url www.google.com : Get www.google.com: unsupported protocol scheme ""
2019/05/24 01:14:14 Status Code for http://www.google.com : 200 OK

Go Logger 的优势和劣势

优势

它最大的优点是使用非常简单。我们可以设置任何io.Writer作为日志记录输出并向其发送要写入的日志。

劣势

• 仅限基本的日志级别
  • 只有一个 Print 选项。不支持 INFO/DEBUG 等多个级别。
• 对于错误日志，它有 Fatal 和 Panic
  • Fatal 日志通过调用os.Exit(1)来结束程序
  • Panic 日志在写入日志消息之后抛出一个 panic
  • 但是它缺少一个 ERROR 日志级别，这个级别可以在不抛出 panic 或退出程序的情况下记录错误
• 缺乏日志格式化的能力——例如记录调用者的函数名和行号，格式化日期和时间格式。等等。
• 不提供日志切割的能力。

Uber-go Zap

Zap 是非常快的、结构化的，分日志级别的 Go 日志库。

为什么选择 Uber-go zap

• 它同时提供了结构化日志记录和 printf 风格的日志记录
• 它非常的快

根据 Uber-go Zap 的文档，它的性能比类似的结构化日志包更好——也比标准库更快。以下是 Zap 发布的基准测试信息。

记录一条消息和 10 个字段：

Package	Time	Time % to zap	Objects Allocated
⚡️zap	862 ns/op	+0%	5 allocs/op
⚡️zap(sugared)	1250 ns/op	+45%	11 allocs/op
zerolog	4021 ns/op	+366%	76allocs/op
go-kit	4542 ns/op	+427%	105 allocs/op
apex/log	26785 ns/op	+3007%	115 allocs/op
logrus	29501 ns/op	+3322%	125 allocs/op
log15	29906 ns/op	+3369%	122 allocs/op

记录一个静态字符串，没有任何上下文或 printf 风格的模板：

Package	Time	Time % to zap	Objects Allocated
⚡️zap	118 ns/op	+0%	0 allocs/op
⚡️zap(sugared)	191 ns/op	+62%	2 allocs/op
zerolog	93 ns/op	-21%	0 allocs/op
go-kit	280 ns/op	+137%	11 allocs/op
standard library	499 ns/op	+323%	2 allocs/op
apex/log	1990 ns/op	+1586%	10 allocs/op
logrus	3129 ns/op	+2552%	24 allocs/op
log15	3887 ns/op	+3194%	23 allocs/op

安装

运行下面的命令安装 zap

go get -u go.uber.org/zap

配置 Zap Logger

Zap 提供了两种类型的日志记录器——Sugared Logger和Logger。

在性能很好但不是很关键的上下文中，使用SugaredLogger。它比其他结构化日志记录包快4-10倍，并且支持结构化和 printf 风格的日志记录。

在每一微秒和每一次内存分配都很重要的上下文中，使用Logger。它甚至比SugaredLogger更快，内存分配次数也更少，但它只支持强类型的结构化日志记录。

Logger

• 通过调用zap.NewProduction()/zap.NewDevelopment()或者zap.Example()创建一个 Logger。
• 上面的每一个函数都将创建一个 logger。唯一的区别在于它将记录的信息不同。例如 production logger 默认记录调用函数信息、日期和时间等。
• 通过 Logger 调用 Info/Error 等。
• 默认情况下日志都会打印到应用程序的 console 界面。

var logger *zap.Logger

func main() {
	InitLogger()
  defer logger.Sync()
	simpleHttpGet("www.google.com")
	simpleHttpGet("http://www.google.com")
}

func InitLogger() {
	logger, _ = zap.NewProduction()
}

func simpleHttpGet(url string) {
	resp, err := http.Get(url)
	if err != nil {
		logger.Error(
			"Error fetching url..",
			zap.String("url", url),
			zap.Error(err))
	} else {
		logger.Info("Success..",
			zap.String("statusCode", resp.Status),
			zap.String("url", url))
		resp.Body.Close()
	}
}

在上面的代码中我们首先创建了一个 Logger，然后使用 Info/Error 等 Logger 方法记录消息。

日志记录器方法的语法是这样的：

func (log *Logger) MethodXXX(msg string, fields ...Field)

其中MethodXXX是一个可变参数函数，可以是 Info/Error/Debug/Panic 等。每个方法都接受一个消息字符串和任意数量的zapcore.Field参数。

每个zapcore.Field其实就是一组键值对参数。

我们执行上面的代码会得到如下输出结果：

{"level":"error","ts":1572159218.912792,"caller":"zap_demo/temp.go:25","msg":"Error fetching url..","url":"www.sogo.com","error":"Get www.sogo.com: unsupported protocol scheme \"\"","stacktrace":"main.simpleHttpGet\n\t/Users/q1mi/zap_demo/temp.go:25\nmain.main\n\t/Users/q1mi/zap_demo/temp.go:14\nruntime.main\n\t/usr/local/go/src/runtime/proc.go:203"}
{"level":"info","ts":1572159219.1227388,"caller":"zap_demo/temp.go:30","msg":"Success..","statusCode":"200 OK","url":"http://www.sogo.com"}

Sugared Logger

现在让我们使用 Sugared Logger 来实现相同的功能。

• 大部分的实现基本都相同。
• 唯一的区别是，我们通过调用主 logger 的.Sugar()方法来获取一个 SugaredLogger。
• 然后使用 SugaredLogger 以 printf 格式记录语句

下面是修改过后使用SugaredLogger代替Logger的代码：

var sugarLogger *zap.SugaredLogger

func main() {
	InitLogger()
	defer sugarLogger.Sync()
	simpleHttpGet("www.google.com")
	simpleHttpGet("http://www.google.com")
}

func InitLogger() {
  logger, _ := zap.NewProduction()
	sugarLogger = logger.Sugar()
}

func simpleHttpGet(url string) {
	sugarLogger.Debugf("Trying to hit GET request for %s", url)
	resp, err := http.Get(url)
	if err != nil {
		sugarLogger.Errorf("Error fetching URL %s : Error = %s", url, err)
	} else {
		sugarLogger.Infof("Success! statusCode = %s for URL %s", resp.Status, url)
		resp.Body.Close()
	}
}

当你执行上面的代码会得到如下输出：

{"level":"error","ts":1572159149.923002,"caller":"logic/temp2.go:27","msg":"Error fetching URL www.sogo.com : Error = Get www.sogo.com: unsupported protocol scheme \"\"","stacktrace":"main.simpleHttpGet\n\t/Users/q1mi/zap_demo/logic/temp2.go:27\nmain.main\n\t/Users/q1mi/zap_demo/logic/temp2.go:14\nruntime.main\n\t/usr/local/go/src/runtime/proc.go:203"}
{"level":"info","ts":1572159150.192585,"caller":"logic/temp2.go:29","msg":"Success! statusCode = 200 OK for URL http://www.sogo.com"}

你应该注意到的了，到目前为止这两个 logger 都打印输出 JSON 结构格式。

在本博客的后面部分，我们将更详细地讨论 SugaredLogger，并了解如何进一步配置它。

定制 logger

将日志写入文件而不是终端

我们要做的第一个更改是把日志写入文件，而不是打印到应用程序控制台。

• 我们将使用zap.New(...)方法来手动传递所有配置，而不是使用像zap.NewProduction()这样的预置方法来创建 logger。

func New(core zapcore.Core, options ...Option) *Logger

zapcore.Core需要三个配置——Encoder，WriteSyncer，LogLevel。

1. ：编码器(如何写入日志)。我们将使用开箱即用的NewJSONEncoder()，并使用预先设置的ProductionEncoderConfig()。

zapcore.NewJSONEncoder(zap.NewProductionEncoderConfig())

2. ：指定日治将写到哪里去。我们使用zapcore.AddSync()函数并且将达开的文件句柄传进去。

file, _ := os.Create("./test.log")
writeSyncer := zapcore.AddSync(file)

3. ：哪种级别的日志将被写入。

我们将修改上述部分中的 Logger 代码，并重写InitLogger()方法。其余方法——main()/SimpleHttpGet()保持不变。

func InitLogger() {
	writeSyncer := getLogWriter()
	encoder := getEncoder()
	core := zapcore.NewCore(encoder, writeSyncer, zapcore.DebugLevel)

	logger := zap.New(core)
	sugarLogger = logger.Sugar()
}

func getEncoder() zapcore.Encoder {
	return zapcore.NewJSONEncoder(zap.NewProductionEncoderConfig())
}

func getLogWriter() zapcore.WriteSyncer {
	file, _ := os.Create("./test.log")
	return zapcore.AddSync(file)
}

当使用这些修改过的 logger 配置调用上述部分的main()函数时，一下输出将打印在文件——test.log中。

{"level":"debug","ts":1572160754.994731,"msg":"Trying to hit GET request for www.sogo.com"}
{"level":"error","ts":1572160754.994982,"msg":"Error fetching URL www.sogo.com : Error = Get www.sogo.com: unsupported protocol scheme \"\""}
{"level":"debug","ts":1572160754.994996,"msg":"Trying to hit GET request for http://www.sogo.com"}
{"level":"info","ts":1572160757.3755069,"msg":"Success! statusCode = 200 OK for URL http://www.sogo.com"}

将 JSON Encoder 更改为普通的 Log Encoder

现在，我们希望将编码器从 JSON Encoder 更改为普通 Encoder。为此，我们需要将NewJSONEncoder()更改为NewConsoleEncoder()。

return zapcore.NewConsoleEncoder(zap.NewProductionEncoderConfig())

当使用这些修改过的 logger 配置调用上述部分的main()函数时，以下输出将打印在文件——test.log中。

1.572161051846623e+09	debug	Trying to hit GET request for www.sogo.com
1.572161051846828e+09	error	Error fetching URL www.sogo.com : Error = Get www.sogo.com: unsupported protocol scheme ""
1.5721610518468401e+09	debug	Trying to hit GET request for http://www.sogo.com
1.572161052068744e+09	info	Success! statusCode = 200 OK for URL http://www.sogo.com

更改时间编码并添加调用者详细信息

鉴于我们对配置所做的更改，有下面两个问题：

• 时间是以非人类可读的方式展示，例如 1.572161051846623e+09
• 调用方函数的详细信息没有显示在日志中

我们要做的第一件事是覆盖默认的ProductionConfig()，并进行以下更改：

• 修改时间编码器
• 在日志文件中使用大写字母记录日志级别

func getEncoder() zapcore.Encoder {
	encoderConfig := zap.NewProductionEncoderConfig()
	encoderConfig.EncodeTime = zapcore.ISO8601TimeEncoder
	encoderConfig.EncodeLevel = zapcore.CapitalLevelEncoder
	return zapcore.NewConsoleEncoder(encoderConfig)
}

接下来，我们将修改 zap logger 代码，添加将调用函数信息记录到日志中的功能。为此，我们将在zap.New(..)函数中添加一个Option。

logger := zap.New(core, zap.AddCaller())

当使用这些修改过的 logger 配置调用上述部分的main()函数时，以下输出将打印在文件——test.log中。

2019-10-27T15:33:29.855+0800	DEBUG	logic/temp2.go:47	Trying to hit GET request for www.sogo.com
2019-10-27T15:33:29.855+0800	ERROR	logic/temp2.go:50	Error fetching URL www.sogo.com : Error = Get www.sogo.com: unsupported protocol scheme ""
2019-10-27T15:33:29.856+0800	DEBUG	logic/temp2.go:47	Trying to hit GET request for http://www.sogo.com
2019-10-27T15:33:30.125+0800	INFO	logic/temp2.go:52	Success! statusCode = 200 OK for URL http://www.sogo.com

AddCallerSkip

当我们不是直接使用初始化好的 logger 实例记录日志，而是将其包装成一个函数等，此时记录日志的函数调用链会增加，想要获得准确的调用信息就需要通过AddCallerSkip函数来跳过。

logger := zap.New(core, zap.AddCaller(), zap.AddCallerSkip(1))

将日志输出到多个位置

我们可以将日志同时输出到文件和终端。

func getLogWriter() zapcore.WriterSyncer {
    file, _ := os.Create("./test.log")
    // 利用 io.MultiWriter 支持文件和终端两个输出目标
    ws := io.MultiWriter(file, os.Stdout)
    return zapcore.AddSync(ws)
}

将 err 日志单独输出到文件

有时候我们除了将全量日志输出到xx.log文件中之外，还希望将ERROR级别的日志单独输出到一个名为xx.err.log的日志文件中。我们可以通过以下方式实现。

func InitLogger() {
	encoder := getEncoder()
	// test.log记录全量日志
	logF, _ := os.Create("./test.log")
	c1 := zapcore.NewCore(encoder, zapcore.AddSync(logF), zapcore.DebugLevel)
	// test.err.log记录ERROR级别的日志
	errF, _ := os.Create("./test.err.log")
	c2 := zapcore.NewCore(encoder, zapcore.AddSync(errF), zap.ErrorLevel)
	// 使用NewTee将c1和c2合并到core
	core := zapcore.NewTee(c1, c2)
	logger = zap.New(core, zap.AddCaller())
}

使用 Lumberjack 进行日志切割归档

这个日志程序唯一缺少的就是日志切割归档功能。

Zap 本身不支持切割归档日志文件。

官方的说法是为了添加日志切割归档功能，我们将使用第三方库 Lumberjack 来实现。

目前只支持按文件大小切割，原因是按时间切割效率低且不能保证日志数据不被破坏。详情戳 https://github.com/natefinch/lumberjack/issues/54。

想按日期切割可以使用 https://github.com/lestrrat-go/file-rotatelogs 这个库，虽然目前不维护了，但也够用了。

// 使用file-rotatelogs按天切割日志

import rotatelogs "github.com/lestrrat-go/file-rotatelogs"

l, _ := rotatelogs.New(
	filename+".%Y%m%d%H%M",
	rotatelogs.WithMaxAge(30*24*time.Hour),    // 最长保存30天
	rotatelogs.WithRotationTime(time.Hour*24), // 24小时切割一次
)
zapcore.AddSync(l)

安装

执行下面的命令安装 Lumberjack v2 版本。

go get gopkg.in/natefinch/lumberjack.v2

zap logger 中加入 Lumberjack

要在 zap 中加入 Lumberjack 支持，我们需要修改WriteSyncer代码。我们将按照下面的代码修改getLogWriter()函数：

func getLogWriter() zapcore.WriteSyncer {
	lumberJackLogger := &lumberjack.Logger{
		Filename:   "./test.log",
		MaxSize:    10,
		MaxBackups: 5,
		MaxAge:     30,
		Compress:   false,
	}
	return zapcore.AddSync(lumberJackLogger)
}

Lumberjack Logger 采用以下属性作为输入：

• Filename：日志文件的位置
• MaxSize：在进行切割之前，日志文件的最大大小(以 MB 为单位)
• MaxBackups：保留六文件的最大个数
• MaxAges：保留旧文件的最大天数
• Compress：是否压缩/归档旧文件

测试所有功能

最终，使用 Zap/Lumberjack logger 的完整示例代码如下：

package main

import (
	"net/http"

	"gopkg.in/natefinch/lumberjack.v2"
	"go.uber.org/zap"
	"go.uber.org/zap/zapcore"
)

var sugarLogger *zap.SugaredLogger

func main() {
	InitLogger()
	defer sugarLogger.Sync()
	simpleHttpGet("www.sogo.com")
	simpleHttpGet("http://www.sogo.com")
}

func InitLogger() {
	writeSyncer := getLogWriter()
	encoder := getEncoder()
	core := zapcore.NewCore(encoder, writeSyncer, zapcore.DebugLevel)

	logger := zap.New(core, zap.AddCaller())
	sugarLogger = logger.Sugar()
}

func getEncoder() zapcore.Encoder {
	encoderConfig := zap.NewProductionEncoderConfig()
	encoderConfig.EncodeTime = zapcore.ISO8601TimeEncoder
	encoderConfig.EncodeLevel = zapcore.CapitalLevelEncoder
	return zapcore.NewConsoleEncoder(encoderConfig)
}

func getLogWriter() zapcore.WriteSyncer {
	lumberJackLogger := &lumberjack.Logger{
		Filename:   "./test.log",
		MaxSize:    1,
		MaxBackups: 5,
		MaxAge:     30,
		Compress:   false,
	}
	return zapcore.AddSync(lumberJackLogger)
}

func simpleHttpGet(url string) {
	sugarLogger.Debugf("Trying to hit GET request for %s", url)
	resp, err := http.Get(url)
	if err != nil {
		sugarLogger.Errorf("Error fetching URL %s : Error = %s", url, err)
	} else {
		sugarLogger.Infof("Success! statusCode = %s for URL %s", resp.Status, url)
		resp.Body.Close()
	}
}

执行上述代码，下面的内容会输出到文件——test.log 中。

2019-10-27T15:50:32.944+0800	DEBUG	logic/temp2.go:48	Trying to hit GET request for www.sogo.com
2019-10-27T15:50:32.944+0800	ERROR	logic/temp2.go:51	Error fetching URL www.sogo.com : Error = Get www.sogo.com: unsupported protocol scheme ""
2019-10-27T15:50:32.944+0800	DEBUG	logic/temp2.go:48	Trying to hit GET request for http://www.sogo.com
2019-10-27T15:50:33.165+0800	INFO	logic/temp2.go:53	Success! statusCode = 200 OK for URL http://www.sogo.com

同时，可以在main函数中循环记录日志，测试日志文件是否会自动切割和归档(日志文件每 1MB 会切割并且在当前目录下最多保存5个备份)。

至此，我们总结了如何将 Zap 日志程序集成到 Go 应用程序项目中。