高性能日志系统 - 从零实现企业级C++日志库

一：项目背景

在软件开发和线上环境下，日志是我们排查问题的最主要手段，通过日志，方便监控业务的运行状态，方便我们发现潜在问题，甚至追溯历史问题。

下面说一下日志系统的重要性

故障排查：当应用程序出现异常或崩溃时，日志是快速定位问题根源的关键信息来源。通过查看日志，可以了解出错前后的系统状态和操作，快速找到问题所在。

性能监控：日志可以记录应用程序的关键性能指标，如响应时间、吞吐量、资源使用率等。通过定期分析这些日志，可以及时发现性能瓶颈并进行优化。

业务分析：除了故障排查和性能监控，日志还可以用于业务分析。例如，通过分析用户操作日志，可以了解用户行为模式，为产品优化和营销策略提供数据支持。

传统的日志有很多不足

性能瓶颈：传统日志系统通常采用简单的文件写入方式，处理大量日志数据时，会导致延迟增加，影响磁盘I/O速度，影响正常的业务运行。

资源占用：会占用大量CPU、内存和磁盘空间，导致系统资源紧张，影响正常的业务运行。

安全性不足：都是明文存储，而日志里经常会存储敏感信息，很容易泄漏。

可扩展性差：传统日志系统往往采用固定的日志格式和存储方式，难以适应新的需求变化，系统维护和升级困难。

所以一般线上，特别是客户端，比较少会打开日志功能，或者不会频繁的写日志，只会写入一些Error级别的日志。

二：项目目标

为了解决这些问题，很多公司会开发高性能日志系统，目标就是可以在线上频繁的写日志，而又不会影响正常业务的运行。

比较典型的就是：

腾讯的xlog：https://cloud.tencent.com/developer/article/1005575

美团的Logan：https://tech.meituan.com/2018/10/11/logan-open-source.html

我们目标做一个具有低延迟、资源占用少、安全可靠并且易于扩展能力的日志库，满足线上软件的需求。

三：高性能日志系统的需求

鉴于日志系统的重要性，一个高性能的日志系统对于确保应用程序的稳定运行和高效运维就至关重要。

下面是我们高性能日志系统的主要需求：

低延迟：日志记录操作应该尽可能快，避免对应用程序的正常运行产生负面影响。特别是在高并发场景下，日志系统的延迟必须控制在毫秒级甚至更低。

高吞吐量：随着程序规模的扩大，日志数据量也会急剧增加。日志系统需要具备处理大量日志数据的能力，确保不会因为日志堆积而导致系统性能下降。

资源占用小：日志系统本身不应该成为系统的资源瓶颈。它应该能够高效地利用系统资源，如CPU、内存和磁盘空间，特别是磁盘空间，写个日志如果占用用户的几G磁盘空间，那可能会被客诉。

可靠性：日志系统必须具有高可用性，我们需要确保在应用程序崩溃或系统异常时，日志数据不会丢失。

可扩展性：日志系统的需求也会不断变化。因此，日志系统需要具备可扩展性，能够方便地添加新功能、支持新的日志格式等。

安全性：日志数据往往包含敏感信息，如用户密码、系统配置等。因此，日志系统需要具备加密能力，避免明文存储。

四、项目介绍

针对以上需求，我们训练营研发了高性能日志的项目，旨在做一个具有低延迟、资源占用少、安全可靠并且易于扩展能力的日志库，满足线上软件的需求。

目标是通过本项目，帮助大家掌握这些技术的灵活运用。

日志系统的架构设计

从0到1开发任何稍微大点的程序都需要进行架构设计。

在架构设计中，我们需要特别注意以下几点：

可扩展性：这是最重要的一点，随着系统规模的扩大，日志量也会迅速增长，因此架构需要能够水平扩展，应对后续的需求。

安全性：日志中可能包含敏感信息，如用户密码、业务数据等。因此，在架构设计中需要充分考虑数据加密等安全措施。

易用性：架构设计应尽可能简单清晰，对外的API也要简单易用，方便应用程序简易的调用接口配置相关参数和写日志，减少出错的概率。

你将会收获：

如何做架构分析

如何设计日志系统的架构

如何制定项目编码规范

增加并发编程经验

拥有从 0 到 1 企业级项目的开发经验

下面我们来看一下项目大纲

项目大纲：

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