Kubernetes日志分析

一、Kubernetes日志概述

Kubernetes是一种云原生的容器编排系统，它为容器化应用提供了高效的管理机制。在 Kubernetes 集群中，每个节点上都会将重要的日志信息保存在本地。由于 Kubernetes 系统的架构较为分散，实时收集日志和检测错误不是一件容易的事情。因此，对K8S日志进行分析可以帮助我们发现问题和提高系统性能。

二、Kubernetes日志收集方案

Kubernetes支持很多种日志收集方案，如官方的 kube-apiserver、kubelet、etcd，以及开源的 Fluentd 和 Elastic Stack 等。其中，Fluentd是最常用的一种方案。它是一个开源的日志数据收集器，可以从各种数据源中收集数据，统一处理并发送到不同的目标存储库中。

三、Fluentd日志收集方案实现

1、使用 Fluentd 安装的 Kubernetes 插件
Fluentd 安装的 Kubernetes 插件可以自动对 Kubernetes 所有日志源进行配置，比如 kube-apiserver、kubelet 和 etcd 等。使用这种方法，只需要将插件作为 DaemonSet 在 Kubernetes 集群中进行部署即可。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd-kubernetes-daemonset
  namespace: kube-system
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: fluentd-logging
      annotations:
        pod.beta.kubernetes.io/lifecycle: '{"postStart":{"exec":{"command":["/bin/sh","-c","cp -Rp /etc/fluentd/etc/* /etc/fluentd; fluentd -c /etc/fluentd/fluentd.conf -p /etc/fluentd/plugins"]}}}'
    spec:
      hostNetwork: true
      containers:
      - name: fluentd-kubernetes-daemonset
        image: fluent/fluentd-kubernetes-daemonset:v1.10.2-debian-elasticsearch7-1.4
        volumeMounts:
        - name: varlog
          mountPath: /var/log
        - name: varlibdockercontainers
          mountPath: /var/lib/docker/containers
          readOnly: true
          securityContext:
            privileged: true
        - name: fluentd-config
          mountPath: /etc/fluentd
      terminationGracePeriodSeconds: 30
      volumes:
      - name: varlog
        hostPath:
          path: /var/log
      - name: varlibdockercontainers
        hostPath:
          path: /var/lib/docker/containers
      - name: fluentd-config
        configMap:
          name: fluentd-config

2、使用 Fluentd DaemonSet 进行日志收集
使用 DaemonSet 部署 Fluentd Agent，并将 Fluentd 的配置文件和插件挂载到本地的节点上，通过对日志源进行配置，将日志发送到后端存储中。

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: fluentd-conf
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: fluentd-logging
data:
  fluent.conf: |
    
      @type tail
      path /var/log/containers/*.log
      pos_file /var/log/fluentd-containers.log.pos
      tag kubernetes.*
      time_format %Y-%m-%dT%H:%M:%S.%NZ
      types cri,containerd
      read_from_head true
      
        @type detect_exceptions
        remove_tag_prefix kubernetes.
      
    
    
      @type kubernetes_metadata
    
    
      @type elasticsearch
      host elasticsearch.logging.svc.cluster.local
      port 9200
      logstash_format true
      logstash_prefix fluentd
      include_tag_key true
      tag_key @log_name
      flush_interval 1s
    
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: fluentd-logging
spec:
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: fluentd-logging
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: fluentd-logging
    spec:
      serviceAccount: fluentd
      serviceAccountName: fluentd
      terminationGracePeriodSeconds: 30
      containers:
      - name: fluentd
        image: fluent/fluentd:v1.3-debian-1
        volumeMounts:
        - name: varlog
          mountPath: /var/log
        - name: varlibdockercontainers
          mountPath: /var/lib/docker/containers
          readOnly: true
        - name: fluentdconf
          mountPath: /fluentd/etc/
        ports:
        - containerPort: 24224
          hostPort: 24224
        - containerPort: 24220
          hostPort: 24220
        env:
        - name: FLUENT_UID
          value: "0"
      volumes:
      - name: varlog
        hostPath:
          path: /var/log
      - name: varlibdockercontainers
        hostPath:
          path: /var/lib/docker/containers
      - name: fluentdconf
        configMap:
          name: fluentd-conf

四、Kubernetes日志分析工具

1、Kibana
Kibana是一个基于Elasticsearch搜索引擎的开源数据分析和可视化平台。使用Kibana，您可以直观地查看分析日志、文档和数据，而不仅仅是查看数据。您可以使用Kibana来搜索、查看、与数据进行交互，并创建漂亮的可视化工具。

2、Prometheus
Prometheus是一套基于开源的系统监控和警报工具。Prometheus在Kubernetes应用程序与操作系统之间的缝隙中收集统计信息，并提供了一种可视化应用于存储、查询和可视化数据的方式。可以将日志转化为指标数据，Prometheus可以分析Kubernetes集群中各个组件的运行状态，如API服务器、代理、节点和应用程序等。

五、Kubernetes日志分析的应用

1、故障检测
定时分析Kubernetes日志，可以很好地检测集群中的故障以及其根源。如果发现系统出现了故障，则可以通过日志分析找到出错的服务、应用程序或节点。

2、性能问题诊断
使用Kubernetes中的日志，可以对应用程序的性能进行监测。如果应用程序不断重启，可以通过分析不同时期的日志，找到导致这种行为的事件。

3、安全审计
通过Kubernetes日志审计，可以检查集群中是否存在安全漏洞、是否有异常访问、是否产生过于强大的API请求等问题。

六、总结

通过日志分析，可以追踪系统运作情况，检测问题，提高应用程序性能和安全性，提高企业运营效率。