如何通過Ubuntu Node.js日志監控應用狀態

通過Ubuntu Node.js日志監控應用狀態的完整流程

一、前期準備：代碼層日志規范化

要實現有效的日志監控，首先需要在Node.js應用中規范日志的記錄方式。推薦使用成熟的日志庫（如winston、pino），避免直接使用console.log（無法滿足生產級需求）。
以winston為例，配置步驟如下：

1. 安裝依賴：npm install winston
2. 創建日志配置文件（如logger.js），設置日志級別、格式和傳輸目的地：

   const winston = require('winston');
   const logger = winston.createLogger({
     level: 'info', // 日志級別（從低到高：error < warn < info < debug）
     format: winston.format.combine(
       winston.format.timestamp({ format: 'YYYY-MM-DD HH:mm:ss' }), // 添加時間戳
       winston.format.json() // 結構化日志（便于后續分析）
     ),
     transports: [
       new winston.transports.Console(), // 輸出到控制臺（開發環境）
       new winston.transports.File({ filename: 'logs/error.log', level: 'error' }), // 錯誤日志單獨存儲
       new winston.transports.File({ filename: 'logs/combined.log' }) // 所有日志匯總
     ]
   });
   module.exports = logger;
   

3. 在應用中使用日志：

   const logger = require('./logger');
   logger.info('Application started on port 3000'); // 正常啟動日志
   logger.error('Database connection failed:', err); // 錯誤日志（包含堆棧信息）
   

關鍵點：通過日志級別區分事件嚴重性（如error用于故障、info用于常規狀態、debug用于調試），結構化日志（JSON格式）便于后續工具解析和可視化。

二、進程管理與實時日志監控

1. 使用PM2進行進程守護與日志管理

PM2是Node.js生產環境最常用的進程管理工具，支持日志聚合、實時流式查看、自動重啟（進程崩潰時自動恢復）等功能。

• 安裝PM2：npm install pm2 -g
• 啟動應用：pm2 start app.js --name "my-node-app"（--name指定應用名稱，便于后續管理）
• 實時查看日志：pm2 logs my-node-app（按Ctrl+C退出；添加-f參數可跟蹤日志更新，如pm2 logs -f my-node-app）
• 查看日志文件：PM2會將日志保存在~/.pm2/logs/目錄下（如my-node-app-error.log、my-node-app-out.log）
• 其他常用命令：
  • pm2 status：查看應用運行狀態（CPU、內存占用）；
  • pm2 monit：實時監控應用資源使用情況（CPU、內存、日志輸出）；
  • pm2 restart my-node-app：重啟應用（修改代碼后無需手動重啟）。
    PM2的優勢在于輕量、易用，適合中小型項目快速實現進程管理和日志監控。

2. 使用systemd實現系統級服務監控

若需要更嚴格的服務管理（如系統重啟后自動啟動應用），可將Node.js應用配置為systemd服務。

• 創建服務文件：sudo vim /etc/systemd/system/my-node-app.service，內容如下：

  [Unit]
  Description=My Node.js Application
  After=network.target # 依賴網絡服務啟動
  
  [Service]
  ExecStart=/usr/bin/node /path/to/your/app.js # 應用入口文件路徑
  Restart=always # 崩潰時自動重啟
  User=ubuntu # 運行用戶（建議使用非root）
  Environment=NODE_ENV=production # 設置環境變量
  WorkingDirectory=/path/to/your/app # 應用根目錄
  
  [Install]
  WantedBy=multi-user.target # 多用戶模式下啟動
  

• 啟用并啟動服務：

  sudo systemctl daemon-reload # 重新加載systemd配置
  sudo systemctl start my-node-app # 啟動服務
  sudo systemctl enable my-node-app # 開機自啟
  

• 查看服務狀態：sudo systemctl status my-node-app（顯示應用運行狀態、日志輸出）
• 查看實時日志：journalctl -u my-node-app -f（-u指定服務名稱，-f跟蹤日志更新）
  systemd的優勢在于系統級集成，適合需要高可靠性的生產環境。

三、集中式日志管理與可視化

對于分布式系統或多節點應用，需要將日志集中存儲并可視化，便于統一分析和告警。常見方案有ELK Stack（Elasticsearch+Logstash+Kibana）和Prometheus+Grafana。

1. ELK Stack：日志收集、存儲與可視化

ELK是開源的日志管理解決方案，適合需要全文搜索、復雜查詢的場景。

• 組件說明：
  • Elasticsearch：分布式搜索引擎，存儲和索引日志；
  • Logstash：日志收集與處理管道（解析、過濾日志）；
  • Kibana：可視化工具（創建儀表板、圖表）。
• 配置步驟：
  1. 安裝Elasticsearch：

     sudo apt install elasticsearch
     sudo systemctl start elasticsearch
     sudo systemctl enable elasticsearch
     

  2. 安裝Logstash：

     sudo apt install logstash
     

     創建Logstash配置文件（如/etc/logstash/conf.d/nodejs.conf），用于接收Node.js日志：

     input {
       file {
         path => "/path/to/your/logs/combined.log" # Node.js日志文件路徑
         start_position => "beginning" # 從文件開頭讀?。ㄊ状闻渲脮r）
         sincedb_path => "/dev/null" # 忽略sincedb文件（測試用）
       }
     }
     filter {
       grok { match => { "message" => "%{TIMESTAMP_ISO8601:timestamp} %{LOGLEVEL:loglevel} %{GREEDYDATA:logmessage}" } } # 解析日志格式
       date { match => [ "timestamp", "ISO8601" ] } # 轉換時間格式
     }
     output {
       elasticsearch { hosts => ["localhost:9200"] } # 發送到Elasticsearch
       stdout { codec => rubydebug } # 控制臺輸出（調試用）
     }
     

  3. 安裝Kibana：

     sudo apt install kibana
     sudo systemctl start kibana
     sudo systemctl enable kibana
     

     訪問http://<Ubuntu-IP>:5601，進入Kibana界面，創建索引模式（如nodejs-*），即可搜索和可視化日志。
• 優勢：適合復雜日志分析（如查找特定錯誤、統計請求耗時），但配置較復雜。

2. Prometheus+Grafana：指標監控與可視化

若更關注應用性能指標（如請求次數、響應時間、內存占用），而非日志文本，可選擇Prometheus+Grafana方案。

• 組件說明：
  • Prometheus：時間序列數據庫，收集和存儲應用指標；
  • Grafana：可視化工具（創建儀表板，展示指標趨勢）；
  • Node.js客戶端庫：prom-client（用于暴露應用指標）。
• 配置步驟：
  1. 安裝Prometheus：

     sudo apt install prometheus
     sudo systemctl start prometheus
     sudo systemctl enable prometheus
     

     修改/etc/prometheus/prometheus.yml，添加Node.js應用的監控目標：

     scrape_configs:
       - job_name: 'nodejs'
         static_configs:
           - targets: ['localhost:9090'] # Node.js應用的metrics端口
     

  2. 在Node.js應用中集成prom-client：

     npm install prom-client
     

     創建指標收集代碼（如metrics.js）：

     const client = require('prom-client');
     const collectDefaultMetrics = client.collectDefaultMetrics; // 收集默認指標（CPU、內存）
     collectDefaultMetrics({ timeout: 5000 });
     
     // 自定義指標：HTTP請求數
     const httpRequestCounter = new client.Counter({
       name: 'http_requests_total',
       help: 'Total number of HTTP requests',
       labelNames: ['method', 'route', 'status']
     });
     
     // 自定義指標：請求延遲
     const httpRequestDuration = new client.Histogram({
       name: 'http_request_duration_seconds',
       help: 'Duration of HTTP requests in seconds',
       labelNames: ['method', 'route', 'status'],
       buckets: [0.1, 0.5, 1, 2, 5] // 桶邊界（秒）
     });
     
     module.exports = { httpRequestCounter, httpRequestDuration };
     

     在Express應用中使用指標中間件：

     const express = require('express');
     const { httpRequestCounter, httpRequestDuration } = require('./metrics');
     const app = express();
     
     app.use((req, res, next) => {
       const start = Date.now();
       res.on('finish', () => {
         const duration = (Date.now() - start) / 1000; // 計算請求耗時（秒）
         httpRequestCounter.inc({ method: req.method, route: req.route?.path || req.path, status: res.statusCode });
         httpRequestDuration.observe({ method: req.method, route: req.route?.path || req.path, status: res.statusCode }, duration);
       });
       next();
     });
     
     app.get('/', (req, res) => res.send('Hello World'));
     app.listen(3000, () => console.log('Server started on port 3000'));
     

  3. 安裝Grafana：

     sudo apt install grafana
     sudo systemctl start grafana-server
     sudo systemctl enable grafana-server
     

     訪問http://<Ubuntu-IP>:3000（默認賬號admin，密碼admin），添加Prometheus數據源（URL為http://localhost:9090），然后創建儀表板（如添加“HTTP請求數”、“請求延遲”等面板）。
• 優勢：適合實時性能監控，通過圖表直觀展示應用狀態，支持告警規則（如請求延遲超過閾值時發送郵件）。

四、告警配置：及時發現問題

監控的目的是及時發現問題，因此需要配置告警規則。以下是常見工具的告警配置方法：

1. PM2告警

PM2內置了簡單的告警功能，可通過pm2 install安裝插件（如pm2-webshell、pm2-logrotate），或集成第三方告警服務（如Slack、Email）。
示例：使用pm2-logrotate實現日志輪轉（避免日志文件過大）：

pm2 install pm2-logrotate
pm2 set pm2-logrotate:max_size 10M # 單個日志文件最大10MB
pm2 set pm2-logrotate:retain 7 # 保留最近7天日志

更復雜的告警（如錯誤日志觸發郵件），可使用pm2-plus（PM2的商業版）或集成Zapier。

2. Prometheus告警

Prometheus通過Alertmanager組件實現告警。配置步驟如下：

1. 安裝Alertmanager：

   sudo apt install prometheus-alertmanager
   sudo systemctl start alertmanager
   sudo systemctl enable alertmanager
   

2. 配置Prometheus告警規則（編輯/etc/prometheus/prometheus.yml）：

   rule_files:
     - "/etc/prometheus/alert.rules"
   

   創建/etc/prometheus/alert.rules文件，定義告警規則（如請求延遲超過2秒）：

   groups:
   - name: nodejs_alerts
     rules:
     - alert: HighRequestLatency
       expr: histogram_quantile(0.95, sum(rate(http_request_duration_seconds_bucket[1m])) by (le)) > 2
       for: 5m # 持續5分鐘觸發告警
       labels:
         severity: warning
       annotations:
         summary: "High request latency on {{ $labels.instance }}"
         description: "95th percentile request latency is {{ $value }}s (threshold: 2s)"
   

3. 配置Alertmanager（編輯/etc/alertmanager/alertmanager.yml）：

   route:
     receiver: 'email'
   receivers:
   - name: 'email'
     email_configs:
     - to: 'your-email@example.com'
       from: 'alertmanager@example.com'
       smarthost: 'smtp.example.com:587'
       auth_username: 'your-username'
       auth_password: 'your-password'
   

4. 重啟服務：sudo systemctl restart prometheus alertmanager
   當告警條件滿足時，Prometheus會將告警發送到Alertmanager，再由Alertmanager轉發到指定渠道（如郵件、Slack）。

五、最佳實踐總結

1. 日志規范化：使用winston等庫，設置合理的日志級別（error、warn、info、debug），采用結構化格式（JSON），便于后續分析；
2. 進程管理：使用PM2或systemd守護應用，確保進程崩潰時自動重啟，并集中管理日志；
3. 集中式管理：對于生產環境，建議使用ELK或Prometheus+Grafana實現日志集中存儲和可視化，便于統一分析；
4. 告警及時：配置合理的告警規則（如錯誤日志、高延遲），通過郵件、Slack等渠道及時通知運維人員；
5. 定期審查：定期審查日志和告警規則，優化監控策略（如調整告警閾值），避免無效告警。

通過以上流程，可實現Ubuntu上Node.js應用狀態的全面監控，及時發現并解決問題，保障應用穩定運行。