Python老司机带你快速搞定日志分析工具

标题说明一切，原文地址：jkklee/web_log_analyse,觉得文章不错请给原作者一个star哦~

日志分析在web系统中故障排查、性能分析方面有着非常重要的作用。该工具的侧重点不是通常的PV，UV等展示，而是在指定时间段内提供细粒度（最小分钟级别，即一分钟内的日志做抽象和汇总）的异常定位和性能分析。

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环境安装

Python 3.4+
pymongo 3.4.0+
MongoDB server

先明确几个术语

uri指请求中不包含参数的部分； request_uri指原始的请求，包含参数或者无参数； args指请求中的参数部分。（参照nginx中的定义）
uri_abs和 args_abs是指对uri和args进行抽象处理后的字符串（以便分类），例如：
"/sub/0/100414/4070?channel=ios&version=1.4.5"经抽象处理转换为 uri_abs:"/sub/*/*/*"， args_abs:"channel=*&version=*"

特点

提供一个日志分析的总入口：经由此入口，可查看某站点所有 server 产生日志的汇总分析；亦可根据 时间段和 server两个维度进行过滤
支持对 requesturi，IP 和 responsecode 进行分析，基于 请求数、 响应大小、 响应时间三个大维度进行分析；另外不同子项又各有特点
（核心思想）以某一类 uri 或其对应的各类 args 为维度进行分析，即对 requesturi 进行抽象处理将其分为 uriabs 和 args_abs 两部分
3中提到的抽象归类思想，默认抽象方法可满足大部分需求；另外也提供了定制抽象规则的选项，基于此可灵活指定请求中的任何部分是否要抽象处理
requesturi 分析能直观展示哪类请求数量多、哪类请求耗时多、哪类请求占流量；另外可展示某一类请求在不同粒度里(minute, tenmin, hour, day)各指标随时间的分布变化；也可以针对某一 uriabs 分析其不同 argsabs 各指标的分布
IP 分析将所有请求分为3种来源(fromcdn/proxy, fromreverseproxy, fromclientdirectly)，三种来源各自展示其访问量前 N 的 IP 地址；并且可展示某一 IP 访问的各指标随时间的分布；也可针对某一 IP 分析其产生的不同 uriabs 各指标的分布
通过4分位数概念以实现对 响应时间和 响应大小更准确的描述，因为对于日志中的响应时间，算数平均值的参考意义不大
高性能：本着谁产生的日志谁处理的思想，日志分析脚本loganalyse要在web服务器上定时运行，因而loganalyse的高效率低资源也是重中之重。经测试，在笔者的服务器上（磁盘：3*7200rpm组RAID5，千兆局域网），对于不同的日志文件，处理速度在20000行/s~30000行/s之间

实现思路

分析脚本（ log_analyse.py）部署到各台 web server，并通过 crontab 设置定时运行。 log_analyse.py利用python的re模块通过正则表达式对日志进行分析处理，取得 uri、 args、 时间当前、 状态码、 响应大小、 响应时间、 server name 等信息并进行初步加工然后存储进MongoDB。查看脚本（ log_show.py）作为入口即可对所有web server的日志进行分析查看，至于实时性，取决于web server上 log_analyse.py脚本的执行频率。

前提规范

各台server的日志文件按统一路径存放
日志格式、日志命名规则保持一致(代码中规定格式为xxx.access.log)
每天的0点日志切割

日志格式决定了代码中的正则表达式，是可根据自己情况参考 analyse_config.py中的正则定义进行定制的)。项目中预定义的日志格式对应如下：

log_format  access  '$remote_addr - [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent $request_time "$http_referer" '
'"$http_user_agent" - $http_x_forwarded_for';

对于其他格式的 nginx 日志或者 Apache 日志，按照如上原则，稍作就可以使用该工具分析处理。

对于异常日志的处理

如果想靠空格或双引号来分割各段的话，主要问题是面对各种不规范的记录时(原因不一而足，而且也是样式繁多)，无法做到将各种异常都考虑在内，所以项目中采用了 re模块而不是简单的 split()函数的原因。代码里对一些“可以容忍”的异常记录通过一些判断逻辑予以处理；对于“无法容忍”的异常记录则返回空字符串并将日志记录于文件。
其实对于上述的这些不规范的请求，最好的办法是在nginx中定义日志格式时，用一个特殊字符作为分隔符，例如“|”。这样就不需要re模块，直接字符串分割就能正确的获取到各段(性能会好些)。

log_show.py使用说明：

帮助信息

[ljk@demo ~]$ log_show --help
Usage:log_show <site_name> [options] request [distribution [<request>]|detail <uri>]log_show <site_name> [options] ip [distribution <ip>|detail <ip>]log_show <site_name> [options] error [distribution <error_code>|detail <error_code>]
Options:
-h --help                   Show this screen.
-f --from <start_time> Start time. Format: %y%m%d[%H[%M]], %H and %M is optional
-t --to <end_time> End time. Format is same as --from
-l --limit <num> Number of lines in output, 0 means no limit. [default: 5]
-s --server <server> Web server hostname
-g --group_by <group_by> Group by every minute, every ten minutes, every hour or every day,valid values: "minute", "ten_min", "hour", "day". [default: hour]distribution                Show distribution(about hits,bytes,time,etc) of:all or specific 'request', the specific 'ip', the specific 'error_code' in every period.
Period is specific by --group_bydetail                      Show details of:detail 'args' analyse of the specific 'uri'(if it has args);detail 'uri' analyse of the specific 'ip' or 'error_code'
Notice: it's best to put 'request_uri', 'uri' and 'ip' in quotation marks.

所有示例均可通过 -f， -t， -s参数对 起始时间和 指定server进行过滤

request子命令

对指定站点今日已入库的数据进行分析

[ljk@demo ~]$ log_show api request -l 3
====================
Total_hits:999205 invalid_hits:581
====================hits  percent           time_distribution(s)                     bytes_distribution(B)              uri_abs
430210 43.06% %25<0.01 %50<0.03 %75<0.06 %100<2.82 %25<42 %50<61 %75<63 %100<155 /api/record/getR
183367 18.35% %25<0.02 %50<0.03 %75<0.06 %100<1.73 %25<34 %50<196 %75<221 %100<344 /api/getR/com/*/*/*
102299 10.24% %25<0.02 %50<0.02 %75<0.05 %100<1.77 %25<3263 %50<3862 %75<3982 %100<4512 /view/*/*/*/*.js
====================
Total_bytes:1.91 GB
====================bytes  percent           time_distribution(s)                     bytes_distribution(B)              uri_abs1.23 GB   64.61%  %25<0.03 %50<0.04 %75<0.1 %100<1.96    %25<2549 %50<17296 %75<31054 %100<691666      /api/NewCom/list
319.05 MB   16.32%  %25<0.02 %50<0.02 %75<0.05 %100<1.77   %25<3263 %50<3862 %75<3982 %100<4512          /view/*/*/*/*.js
167.12 MB    8.55%  %25<0.15 %50<0.19 %75<0.55 %100<2.93   %25<2791 %50<3078 %75<3213 %100<11327         /api/getR/com/*/*
====================
Total_time:117048s
====================
cum. time  percent           time_distribution(s)                     bytes_distribution(B)              uri_abs
38747 33.10% %25<0.01 %50<0.03 %75<0.06 %100<2.82 %25<42 %50<61 %75<63 %100<155 /api/record/getR
22092 18.87% %25<0.02 %50<0.03 %75<0.06 %100<1.73 %25<34 %50<196 %75<221 %100<344 /api/getR/com/*/*/*
17959 15.34% %25<0.15 %50<0.19 %75<0.55 %100<2.93 %25<2791 %50<3078 %75<3213 %100<11327 /api/getRInfo/com/*/*

通过上例可观察指定时间内（默认当天0时至当前时间）hits/bytes/time三个维度的排名以及响应时间和响应大小的分布情况。例如，看到某个uriabs只有比较少的hits确产生了比较大的bytes或耗费了较多的time，那么该uriabs是否值得关注一下呢。

ip子命令

显示基于ip地址的分析结果

[ljk@demo ~]$ log_show.py api ip -l 2
====================
From_cdn/Proxy:              hits  hits(%)       bytes  bytes(%)  time(%)
==================== 199870 99.94 570.51 MB    99.99 99.99
Last_cdn_ipxxx.57.xxx.189 1914 0.96 696.18 KB     0.12 0.68xxx.206.xxx.154 1741 0.87 1.56 MB     0.27 0.98
User_ip_via_cdnxxx.249.xxx.56 787 0.39 154.82 KB     0.03 0.23xxx.60.xxx.86 183 0.09 1.05 MB     0.18 0.13
====================
From_reverse_proxy:          hits  hits(%)       bytes  bytes(%)  time(%)
==================== 66 0.03 68.83 KB     0.01 0.01
User_ip_via_proxyxxx.188.xxx.21 2 0.00 1.53 KB     0.00 0.00xxx.5.xxx.4 2 0.00 324.00 B     0.00 0.00
====================
From_client_directly:        hits  hits(%)       bytes  bytes(%)  time(%)
==================== 64 0.03 8.32 KB     0.00 0.00
Remote_addr
192.168.1.202 29 0.01 58.00 B     0.00 0.00
192.168.1.200 29 0.01 58.00 B     0.00 0.00

IP分析的思想是将请求按来源归为三大类：Fromcdn/Proxy，Fromreverseproxy，Fromclient_directly，然后各自分类内按请求次数对IP地址进行排序

distribution 子命令

对 “所有request” 或 “指定uri/request_uri” 按 “分/十分/时/天” 为粒度进行聚合统计
对 “指定IP” 按 “分/十分/时/天” 为粒度进行聚合统计

适用场景：查看request/IP随时间在各聚合粒度内各项指标的变化情况，例如针对某个uri发现其请求数（或带宽）变大，则可通过 distribution子命令观察是某一段时间突然变大呢，还是比较平稳的变大

# 示例1: 分析指定request的分布情况, 指定按minute进行分组聚合, 默认显示5行
[ljk@demo ~]$ python log_show.py api request distribution "/view/*/*.json" -g minute
====================
uri_abs: /view/*/*.json
Total_hits: 17130    Total_bytes: 23.92 MB
====================minute        hits  hits(%)       bytes  bytes(%)           time_distribution(s)                     bytes_distribution(B)
1803091654        1543    9.01%     2.15 MB     8.98%  %25<0.03 %50<0.03 %75<0.05 %100<1.07   %25<1532 %50<1593 %75<1645 %100<1982
1803091655        1527    8.91%     2.13 MB     8.88%  %25<0.03 %50<0.04 %75<0.05 %100<1.04   %25<1538 %50<1592 %75<1642 %100<2143
1803091656        1464    8.55%     2.05 MB     8.57%  %25<0.03 %50<0.04 %75<0.05 %100<1.03   %25<1536 %50<1592 %75<1642 %100<1952
1803091657        1551    9.05%     2.15 MB     8.97%  %25<0.02 %50<0.03 %75<0.04 %100<0.89   %25<1534 %50<1594 %75<1639 %100<1977
1803091658        1458    8.51%     2.06 MB     8.61%  %25<0.02 %50<0.03 %75<0.04 %100<2.35   %25<1540 %50<1596 %75<1644 %100<2146

通过上例，可展示"/view/*/*.json"在指定时间段内的分布情况，包括hits/bytes/time总量以及每个粒度内个指标相对于总量的占比；该子命令亦能展示各指标随时间的“趋势”。

说明： minute字段为指定的聚合（group）粒度，1803091654 表示“18年03月09日16时54分”
可通过 -g参数指定聚合的粒度（minute/tenmin/hour/day）
distribution子命令后可以跟具体的uri/requesturi（显示该uri/request_uri以指定粒度随时间的分布）或不跟uri（显示所有请求以指定粒度随时间的分布）

# 示例2: 分析指定IP产生的请求数/带宽随时间分布情况, 默认聚合粒度为hour
[ljk@demo ~]$ python log_show.py api ip -t 180314 distribution "140.206.109.174" -l 0
====================
IP: 140.206.109.174
Total_hits: 10999 Total_bytes: 4.83 MB
====================hour        hits  hits(%)       bytes  bytes(%)
18031306 1273 11.57% 765.40 KB    15.47%
18031307 2133 19.39% 1004.74 KB    20.31%
18031308 2211 20.10% 1.00 MB    20.74%
18031309 2334 21.22% 1.05 MB    21.72%
18031310 2421 22.01% 850.79 KB    17.20%
18031311 627 5.70% 226.30 KB     4.57%

说明： hour字段表示默认的聚合粒度，18031306表示“18年03月13日06时”
-l 0 表示不限制输出行数（即输出所有结果）

detail 子命令：

对某一uri进行详细分析，查看其不同参数（args）的各项指标分布
对某一IP进行详细分析，查看其产生的请求在不同uri_abs间的分布情

适用场景：比如定位到某一类型的uriabs在某方面（hits/bytes/time）有异常，就可以通过detail子命令对该类uriabs进行更近一步的分析，精确定位到是哪种参数（args_abs）导致的异常；或者观察到某个IP访问异常，可以再深入一下该IP是泛泛的访问呢，还是只对某些uri感兴趣。

# 示例1:
[ljk@demo ~]$ python log_show.py api -f 180201 request detail "/recommend/update" -l 3
====================
uri_abs: /recommend/batchUpdate
Total_hits: 10069 Total_bytes: 7.62 MB
====================hits  hits(%)      bytes  bytes(%)  time(%)           time_distribution(s)                   bytes_distribution(B)            args_abs
4568 45.37% 3.46 MB    45.44% 47.96% %25<0.04 %50<0.06 %75<0.07 %100<0.47 %25<755 %50<795 %75<845 %100<1484         uid=*&category_id=*&channel=*&version=*
4333 43.03% 3.25 MB    42.64% 42.30% %25<0.03 %50<0.05 %75<0.07 %100<0.48 %25<752 %50<791 %75<840 %100<1447         category_id=*&channel=*&uid=*&version=*
389 3.86% 314.15 KB     4.03% 0.88% %25<0.02 %50<0.03 %75<0.04 %100<0.06 %25<766 %50<802 %75<850 %100<1203         category_id=*&channel=*&version=*

通过上例可观察到"/recommend/update"这个uri所对应的不同参数各个指标的情况。另外还有一个附带的发现：开发在书写参数时相同的参数组合没有按同一个顺序书写，虽不影响功能，但在精准的进行应用性能监控的时候会造成一定困扰。

说明： detail子命令后跟随uri（不含参数，含参数的话将忽略参数）

# 示例2: 观察某个IP分别产生了多少种请求, 每种请求的(hits/bytes/time)指标
[ljk@demo ~]$ python log_show.py m -t 180314 ip detail "1.2.3.4"
====================
IP: 140.206.109.174
Total_hits: 10999 Total_bytes: 4.83 MB
====================hits  hits(%)      bytes  bytes(%)  time(%)  uri_abs
10536 95.79% 405.47 KB     8.19% 92.01% /introduction/watch
147 1.34% 1.90 MB    39.31% 1.93% /view/*/*.html138    1.25%  407.42 KB     8.23%    2.41%  /chapinfo/*/*.html
42 0.38% 644.88 KB    13.03% 1.38% /info/*.html
30 0.27% 229.98 KB     4.65% 1.14% /classify/*.json

loganalyse.py部署说明： 该脚本的设计目标是将其放到web server的的计划任务里，定时（例如每30分钟或10分钟，自定义）执行，在需要时通过logshow.py进行分析即可。

*/15 * * * * export LANG=zh_CN.UTF-8;python3 /home/ljk/log_analyse.py &> /tmp/log_analyse.log

Note

其中 uri_abs和 args_abs是对uri和args进行抽象化（抽象出特定的请求模式，即将请求分类看待）处理之后的结果，默认规则如下
uri：将request_uri以"/"和"."分割为几段，若某一段全部由数字组成则将其抽象为一个"*"
args：将所有的value替换成"*"
common/common.py中还有一些其他有趣的函数

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