Python logging 庫的『完整教程』

浮生若夢的程式設計發表於2018-05-18

前言

本文的標題是『完整』。所謂『完整』,大意是想表達:提煉出一組最小的經驗組合,並且能夠快速應用於工程中,能 work,甚至能完美地 work。這篇文章就是想要做到『如何能完美地work』。

初衷

最原始的初衷就是:『現在的,是不完美的,不繫統的』。

一是:Python 官方對 logging 這個庫的使用,介紹得不夠“ 透徹 ”。我們能在官方文件中找到關於 logging 庫的有價值的東西,大概是如下幾樣:

  1. 庫文件,主要是介紹一些class,以及logging 庫是如何組成的,中間穿插了一些零碎的使用方法,但是仍然沒有系統介紹如何使用。它們分別是:
    • 16.6. logging — Logging facility for Python
    • 16.7. logging.config — Logging configuration
    • 16.8. logging.handlers — Logging handlers
  2. 兩篇 HOWTOs。事無鉅細地介紹logging 這個庫的組成和使用,優點很明顯:事無鉅細,基本覆蓋到了。缺點也很明顯:事無鉅細,各個部分平均發力,讓人找不到重點,很容易迷失在其中,看了和沒看一樣。它們分別是:
    • Logging HOWTO
    • Logging Cookbook

二是:新手大概需要多年的經驗磨合,才會知道,日誌才是除錯最好的手段。日常開發中,單步除錯 VS 日誌除錯的比例大概是 1 :9(我個人的是 0:10 )。新手一般喜歡使用單步除錯,或是基於 print 的除錯,這兩者都是效率比較低下的,下面分別介紹:

  • print除錯。不想介紹了,缺點比較多,我不說,大家也懂。適用於臨時性使用。
  • 單步除錯。優點明顯:能單步,能看清每一步的狀況。缺點也很明顯:效率低,多執行緒情況下比較無解。適用於小範圍使用。

現在的情況

現在的情況,如同上面所說,大家沒有充分重視日誌除錯的作用,官方的logging庫亦是缺乏比較系統的『最小可用教程』。

HOW TO DO

先從需求出發,即:從呼叫端推導介面設計。

呼叫端大概率喜歡這麼使用(作為呼叫端,一般都希望介面越簡單越小越好):

log_factory.SOME_LOGGER.info('MY LOG MSG')
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這樣,我們可以把『log_factory』弄成一個 package(module也可以,不過我很喜歡 Go 語言那種看似麻煩實則規範的『基於package組織專案』的原則),『SOME_LOGGER』我們可以使用單例,不過Python有全域性變數這種東西,我們可以使用全域性變數。

另外,一個比較直覺的想法是:日誌應該要有對應的配置檔案,不過Python是指令碼語言,指令碼語言的原始碼檔案,天生就是配置檔案(因為指令碼語言一般不需要編譯,改改原始碼就能快速上線驗證,而且還可以熱更新)

這樣,我們的目錄可以如此規劃:

common_libs/
    __init__.py
    log_factory/
        __init__.py       
        程式碼可以直接寫在這裡,或者拆分成多個 py 檔案,反正對外也就提供一個『log_factory』的名稱空間
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主要內容如下:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
#
# author:      he.zhiming
#

from __future__ import unicode_literals, absolute_import

import logging
import logging.config
import logging.handlers
from datetime import datetime
import os


class _InfoFilter(logging.Filter):
    def filter(self, record):
        """only use INFO

        篩選, 只需要 INFO 級別的log

        :param record:
        :return:
        """
        if logging.INFO <= record.levelno < logging.ERROR:
            # 已經是INFO級別了
            # 然後利用父類, 返回 1
            return super().filter(record)
        else:
            return 0


def _get_filename(*, basename='app.log', log_level='info'):
    date_str = datetime.today().strftime('%Y%m%d')
    pidstr = str(os.getpid())
    return ''.join((
        date_str, '-', pidstr, '-', log_level, '-', basename,))


class _LogFactory:
    # 每個日誌檔案,使用 2GB
    _SINGLE_FILE_MAX_BYTES = 2 * 1024 * 1024 * 1024
    # 輪轉數量是 10 個
    _BACKUP_COUNT = 10

    # 基於 dictConfig,做再次封裝
    _LOG_CONFIG_DICT = {
        'version': 1,

        'disable_existing_loggers': False,

        'formatters': {
            # 開發環境下的配置
            'dev': {
                'class': 'logging.Formatter',
                'format': ('%(levelname)s %(asctime)s %(created)f %(name)s %(module)s [%(processName)s %(threadName)s] '
                           '[%(filename)s %(lineno)s %(funcName)s] %(message)s')
            },
            # 生產環境下的格式(越詳細越好)
            'prod': {
                'class': 'logging.Formatter',
                'format': ('%(levelname)s %(asctime)s %(created)f %(name)s %(module)s %(process)d %(thread)d '
                           '%(filename)s %(lineno)s %(funcName)s %(message)s')
            }

            # ? 使用UTC時間!!!

        },

        # 針對 LogRecord 的篩選器
        'filters': {
            'info_filter': {
                '()': _InfoFilter,

            }
        },

        # 處理器(被loggers使用)
        'handlers': {
            'console': {  # 按理來說, console只收集ERROR級別的較好
                'class': 'logging.StreamHandler',
                'level': 'ERROR',
                'formatter': 'dev'
            },

            'file': {
                'level': 'INFO',
                'class': 'logging.handlers.RotatingFileHandler',
                'filename': _get_filename(log_level='info'),
                'maxBytes': _SINGLE_FILE_MAX_BYTES,  # 2GB
                'encoding': 'UTF-8',
                'backupCount': _BACKUP_COUNT,
                'formatter': 'dev',
                'delay': True,    
                'filters': ['info_filter', ]  # only INFO, no ERROR            
            },
            'file_error': {
                'level': 'ERROR',
                'class': 'logging.handlers.RotatingFileHandler',
                'filename': _get_filename(log_level='error'),
                'maxBytes': _SINGLE_FILE_MAX_BYTES,  # 2GB
                'encoding': 'UTF-8',
                'backupCount': _BACKUP_COUNT,
                'formatter': 'dev',
                'delay': True,                
            },

        },

        # 真正的logger(by name), 可以有豐富的配置
        'loggers': {
            'SAMPLE_LOGGER': {
                 # 輸送到3個handler,它們的作用分別如下
                 #   1. console:控制檯輸出,方便我們直接檢視,只記錄ERROR以上的日誌就好
                 #   2. file: 輸送到檔案,記錄INFO以上的日誌,方便日後回溯分析
                 #   3. file_error:輸送到檔案(與上面相同),但是隻記錄ERROR級別以上的日誌,方便研發人員排錯
                'handlers': ['console', file', 'file_error'],
                'level': 'INFO'
            },
        },
    }

    logging.config.dictConfig(_LOG_CONFIG_DICT)

    @classmethod
    def get_logger(cls, logger_name):
        return logging.getLogger(logger_name)

# 一個示例
SAMPLE_LOGGER = _LogFactory.get_logger('SAMPLE_LOGGER')
# 示例——debugger,需要先配置好(如同SAMPLE_LOGGER一樣)
DEBUGGER = _LogFactory.get_logger('CONSOLE')
# 軟體專案一般是分層的,所以可以每一層放置一個logger,各司其職,這裡是一個示例
SOME_BASE_LIB_LOGGER = _LogFactory.get_logger('SOME_BASE_LIB_LOGGER')
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幾個最佳實踐點

同一個logger配置多個handler

有個handler適合臨時排錯,有的handler適合永久記錄,有的handler記錄得事無鉅細,有的handler僅僅記錄關心的內容(如ERROR)

內容格式的設計

有如下幾點訴求:

  1. 能追蹤到程式、執行緒(必須要能追蹤到執行緒,多執行緒必備)
  2. 能追蹤到出錯行數
  3. 格式很規範統一

所以我們設計如下格式:

INFO 2018-05-18 16:42:56,637 1526632976.637384 DEBUGGER __main__ 73580 52688
__main__.py 29 test_func GOT RESULT. ['HELLO-WORLD FROM logginglib_project.business_layer.core.CoreUtils#get_hellowolrd']

分別對應
level date_time timestamp logger_name python_module process_id thread_id filename line_number function_name log_message
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日誌檔名設定

比如 20180518-73580-info-debug_INFO.log,不用使用大腦思考,就知道是個什麼檔案

光說不練假把式

光說不練假把式,自己寫的程式碼,要『eat dog food』,演示如下:

Python logging 庫的『完整教程』

Python logging 庫的『完整教程』

更加高階的需求

INFO級別的handler,只使用『INFO <= && < ERROR』的日誌

利用logging庫提供的Filter概念,可以輕鬆實現:

先實現 Filter
class _InfoFilter(logging.Filter):
    def filter(self, record):
        """only use INFO

        篩選, 只需要 INFO 級別的log

        :param record:
        :return:
        """
        if logging.INFO <= record.levelno < logging.ERROR:
            # 已經是INFO級別了
            # 然後利用父類, 返回 1
            return super().filter(record)
        else:
            return 0

然後適配到Handler上面
'file': {
            'level': 'INFO',
            'class': 'logging.handlers.RotatingFileHandler',
            'filename': _get_filename(log_level='info'),
            'maxBytes': _SINGLE_FILE_MAX_BYTES,  # 2GB
            'encoding': 'UTF-8',
            'backupCount': _BACKUP_COUNT,
            'formatter': 'dev',
            'delay': True,    
            'filters': ['info_filter', ]  # only INFO, no ERROR            
        },
複製程式碼

其他的注意事項

並不不一定適合框架(提供了完整日誌規範的),如Django

Django 提供的完整的日誌規範,一般的Django專案,按照框架的規範來即可(如Django,需要在settings檔案中配置 LOGGING)。

應該配置多少logger

一般按照自己的需求來,我有一個特別好的方式:按照軟體專案的分層結構來(軟體是分層的,應該是常識),每一層配置一個logger,這樣就不會混亂。

logging庫是程式安全,或者執行緒安全的嗎

是執行緒安全的,但不是程式安全的。但是可以很輕易地解決這點,即:每個檔名帶一個pid即可,讓每一個程式始終對應只屬於自己的檔案(見_get_filename的使用)。

固化我們的成果

變成 GitHub 上面的倉庫,歡迎 star。

連結:https://github.com/hezhiming/py_logging_usage/tree/master

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