基于NodeJS的高性能分布式游戏日志系统

基于NodeJS的高性能分布式游戏日志系统,第1张

最近我司需要做一个统一的游戏日志系统,要求有一定的通用性,能应对公司所有的游戏业务。接下来分享一下这次日志系统的项目经验。

目前流行的日志系统为ELK,由Beats、Logstash、Elasticsearch、Kibana等组件共同实现,但万变不离其宗,一个基本的日志系统架构类似如下:

游戏分析,与其它服务系统不同的是,游戏内的系统可能是天马行空的,数据类型是多样的,甚至频繁变化的。我们要在变化中总结到不变的内容,例如系统经济产出,玩家物品消耗,商店购买等进行分析。所以这次的游戏日志系统要满足以下需求:

虽然ELK在安装配置方面不算困难,插件众多,例如Filebeat,读log文件,过滤格式,转发,但谁来生产这些log文件,没有提及。实际上,业务具有多样性,只要有日志文件的地方,它就可以用。例如多数会使用Nginx进行日志收集。我们也需要考虑到日志生产者的问题,责权分离,需要单独一台机子进行日志采集。

游戏是一种技术与艺术结合的产品,数据庞杂,形态各异,光日志埋点也花不少功夫复杂,但不能因此放弃治疗。好的游戏日志,还可以帮我们还原玩家玩家画像。游戏更新周期短,数据变化大,需要提供更实时参照报表,为非技术人员更好友的查询界面,才能更好的服务于游戏数据分析。ELK 在这方面,基本解决了采集和储存的问题,但实现分析方面还不能满足我们的需求。

经过一翻思索,我们可以用现有工具,粘合多个套件,所以,我们有了以下思路:

这个框架主要使用到了Fluentd,ElasticSearch,以及NodeJS,我就称它为 FEN 架构吧,如下图。

上图看出,这样的日志架构和第一个图基本没什么不同,只是多了后面的分析与分批入库处理,并且大量使用了NodeJS。

注:在这里不会介绍各组件的详细的安装配置方法,网上有太多了,怎样使用好每一个组件才是关键。

先介绍我们用到的工具:

Fluentd是一个完全开源免费的log信息收集软件,支持超过125个系统的log信息收集。Fluentd在收集源日志方面非常方便而且高性能,通过HTTP GET就可以,这类似于Nginx的日志记录行为。它的优点是,日志文件可以高度定制化,例如我们这里每5秒生成一个文件,这样每分钟有12个文件,每个文件体积非常小。为什么要这样做?下面会介绍。Fluentd还有非常多的插件,例如直接存入MongoDB,亚马逊云等,要是熟悉Ruby,也可以自己写插件。

有人使用MongoDB进行日志收集,是非常不明智的,只有几千万条还可以,如果半个月生产10亿条日志呢?日志文件需要保存一个月甚至更长,那么集群和硬盘维护就非常重要。使用便利性也很重要,例如分词检索,在客服回溯玩家日志,分析游戏 BUG 的时候非常有用。下文的 ES 也是该组件的简称。

NodeJS不适合做 CPU 密集型任务,但在网络应用方面还不错,并且是我们正好熟悉的。日志系统并不对实时性要求并不高,延时半小时以内都是允许的,事实上,正常情况延时也就10来秒。下面的读与转发日志的Pusher,收集日志的logger,分析日志并数据落袋为安的的analyser,都是由NodeJS实现的。

下面继续介绍用 NodeJS实现的每一个部分:

上面说到,为什么Fluentd使用分割成多个小文件的方式,因为NodeJS在大文件处理方面并不友好,并且要考虑到通过网络发送到另一台机,转发速度比读慢太多了,所以必须实现续传与断点记录功能。想想,如果读几百 M 的文件,出现中断后,需要永久记录上次位置,下次再从此处读起,这就增加了程序复杂度。NodeJS虽然有readline模块,但测过发现并不如文件流那样可控,访模块用于交互界面尚可。相反,如果日志分割成多个小文件,则读的速度非常高效,并且每5秒一个文件,哪怕有上万条记录,文件也大不到哪里去,内存也不会占用太多,在断点续传与出错重试方面都能自如应对。如果游戏日志增多,可以增加节点来缓解文件过大的压力。

为什么不直接让日志生产者直接发到Koa上?因为效率与带宽。NodeJS的适合做网站,但比专业的HTTP服务器要弱太多,4核心主机面对3000QPS就吃力,更多的关于NodeJS的性能问题,可以参考网络文章。在高并发量下,带宽是个很大的问题,尤其是需要做统一服务,面对的情况是日志机器与游戏并不在同一内网中。在10万日活下,带宽超过了50M,非常吓人,带宽可是很贵的,过高的带宽费用在这里性价比太低了。

这里我们使用Koa作为日志采集器。使用Koa,无论在性能还是开发效率上,都比expressJS高效。我们还用到了Redis作为缓存,而不是直接在这里做分析任务,是为了尽量提高与Pusher的对接效率,毕竟日志的生产速度是很快的,但网络传送是相对低效的。

注:pm2 322的集群可能出现集群内端口冲突的吊诡问题,建议用303

分析器读取Redis的内容,这里就是单进程的队列操作。到这一步,日志怎么分析,就可以很自由了。

因为我们本身有后台管理系统,所以我们很方便的把用户画像与其它分析点接了入去,在查询玩家行为时,我们搜索ES,在查询分析报表时,我们查询MongoDB中的数据。当然我们也使用了Kibana来满足可能的需求。

目前该日志系统运行1个半月,由纯MongoDB到结合 ES,走了不少弯路,还好现在终于稳定下来。目前在性能方面,logger 与 analyser都在同一台机,平均 CPU 为23%左右,高峰47%左右,说明还有更大的机器压榨空间。

内存方面,在高峰期5G 以内,总体非常平稳没多大波动,其中redis内存使用为800MB以内,但机器是16G,还有很大余量保障。

NodeJS 的脚本中,logger的CPU占用更小,3条进程,每条才3%,每条内存占用不到100MB。analyser 的 CPU 与内存占用多一点,这一点可以通过脚本内的参数调整,例如内存计数的内容清理得更快,使用pm2的话设置max_memory_restart : '4G' 都可以提高稳定性。

以上是我在游戏日志系统中的经验总结。

参考文献:

nodejs其实是非常底层的,从功能上说,它既是apache也是php。像搭建http服务器这种功能,本来是apache已经封装好的,但nodejs需要我们手动来搭建。其实在实际应用中,我们可以使用现成的框架。但这里,我想手动搭建,也加深一下对http服务器的理解。

我们node执行下面这个文件,我命名为httpjs,它将创建一个httpServer并监听3000端口。

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