基于NodeJS的高性能分布式游戏日志系统

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。