# 日志系统设计

> **结构化、可扩展的日志系统 - 支持多级别、多目标、上下文增强的日志记录**

## 📋 文档目录

- [🎯 组件概述](#-组件概述)
- [🏗️ 设计原理](#️-设计原理)
- [🧠 核心功能](#-核心功能)
- [📚 API设计](#-api设计)
- [🔄 实现细节](#-实现细节)
- [📊 性能考量](#-性能考量)

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## 🎯 组件概述

日志系统是基础设施层的核心组件之一，负责收集、处理、存储和分析系统运行过程中产生的日志信息。它提供了一套结构化、可扩展的日志记录机制，支持多级别、多目标、上下文增强的日志记录。

### 核心职责

1. **日志收集**: 收集系统各组件产生的日志
2. **日志处理**: 格式化、过滤、增强日志
3. **日志路由**: 将日志发送到不同的目标
4. **日志存储**: 持久化存储日志
5. **日志分析**: 提供日志分析能力

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## 🏗️ 设计原理

### 日志系统架构图

```
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    日志生产者                           │
│      (框架各层、适配器、业务组件等)                     │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                          ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    日志系统                             │
│                                                         │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │              日志记录接口                       │    │
│  │               Logging API                       │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────┘    │
│                          ↓                              │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │              日志处理管道                       │    │
│  │           Logging Pipeline                      │    │
│  │                                                 │    │
│  │  ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐          │    │
│  │  │ 上下文  │→│ 格式化  │→│  过滤   │→ ...     │    │
│  │  │ 增强器  │  │  器    │  │  器    │          │    │
│  │  └─────────┘  └─────────┘  └─────────┘          │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────┘    │
│                          ↓                              │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │              日志路由器                         │    │
│  │            Log Router                           │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────┘    │
│                          ↓                              │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │              日志处理器                         │    │
│  │                                                 │    │
│  │  ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐          │    │
│  │  │ 控制台  │  │ 文件   │  │ 远程   │  ...     │    │
│  │  │ 处理器  │  │ 处理器 │  │ 处理器 │          │    │
│  │  └─────────┘  └─────────┘  └─────────┘          │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────┘    │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                          ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    日志存储与分析                       │
│      文件系统 │ 日志服务 │ 监控系统 │ 分析平台         │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
```

### 设计原则

1. **结构化日志**: 使用结构化格式记录日志，便于分析
2. **分层设计**: 日志接口、处理管道、路由器、处理器分层
3. **可扩展性**: 支持自定义处理器、格式化器、过滤器
4. **上下文感知**: 支持上下文信息的自动注入
5. **异步处理**: 使用异步方式处理日志，不阻塞主流程

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## 🧠 核心功能

### 1. 多级别日志

支持不同级别的日志记录：

- **DEBUG**: 调试信息，用于开发和排查问题
- **INFO**: 一般信息，记录系统正常运行状态
- **WARN**: 警告信息，可能的问题或异常情况
- **ERROR**: 错误信息，系统出现错误但可以继续运行
- **FATAL**: 致命错误，系统无法继续运行

### 2. 结构化日志

支持结构化日志格式：

- **JSON格式**: 使用JSON格式记录日志
- **字段扩展**: 支持自定义字段
- **嵌套结构**: 支持复杂的嵌套结构

### 3. 上下文增强

支持自动注入上下文信息：

- **请求上下文**: 请求ID、用户ID、会话ID等
- **系统上下文**: 主机名、进程ID、线程ID等
- **业务上下文**: 业务ID、操作类型等
- **时间上下文**: 时间戳、时区等

### 4. 多目标输出

支持将日志发送到多个目标：

- **控制台**: 输出到标准输出或错误输出
- **文件**: 输出到本地文件
- **远程服务**: 发送到远程日志服务
- **数据库**: 存储到数据库
- **消息队列**: 发送到消息队列

### 5. 日志过滤

支持基于多种条件过滤日志：

- **级别过滤**: 基于日志级别过滤
- **内容过滤**: 基于日志内容过滤
- **上下文过滤**: 基于上下文信息过滤
- **采样过滤**: 基于采样率过滤

### 6. 日志轮转

支持日志文件的自动轮转：

- **大小轮转**: 基于文件大小轮转
- **时间轮转**: 基于时间轮转
- **压缩归档**: 自动压缩归档旧日志
- **清理策略**: 自动清理过期日志

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## 📚 API设计

### AgentLogger API

```python
class AgentLogger:
    """Agent日志器"""
    
    def __init__(self, name, config=None):
        """初始化日志器
        
        Args:
            name: 日志器名称
            config: 日志配置
        """
        pass
    
    def debug(self, message, **context):
        """记录调试日志
        
        Args:
            message: 日志消息
            **context: 上下文信息
        """
        pass
    
    def info(self, message, **context):
        """记录信息日志
        
        Args:
            message: 日志消息
            **context: 上下文信息
        """
        pass
    
    def warn(self, message, **context):
        """记录警告日志
        
        Args:
            message: 日志消息
            **context: 上下文信息
        """
        pass
    
    def error(self, message, **context):
        """记录错误日志
        
        Args:
            message: 日志消息
            **context: 上下文信息
        """
        pass
    
    def fatal(self, message, **context):
        """记录致命错误日志
        
        Args:
            message: 日志消息
            **context: 上下文信息
        """
        pass
    
    def log(self, level, message, **context):
        """记录指定级别的日志
        
        Args:
            level: 日志级别
            message: 日志消息
            **context: 上下文信息
        """
        pass
    
    def with_context(self, **context):
        """创建带有固定上下文的日志器
        
        Args:
            **context: 上下文信息
            
        Returns:
            带有固定上下文的日志器
        """
        pass
    
    def set_level(self, level):
        """设置日志级别
        
        Args:
            level: 日志级别
        """
        pass
    
    def add_handler(self, handler):
        """添加日志处理器
        
        Args:
            handler: 日志处理器
            
        Returns:
            处理器ID
        """
        pass
    
    def remove_handler(self, handler_id):
        """移除日志处理器
        
        Args:
            handler_id: 处理器ID
            
        Returns:
            是否移除成功
        """
        pass
```

### LogHandler API

```python
class LogHandler(ABC):
    """日志处理器接口"""
    
    def __init__(self, formatter=None, filter=None, level=None):
        """初始化日志处理器
        
        Args:
            formatter: 日志格式化器
            filter: 日志过滤器
            level: 日志级别
        """
        pass
    
    @abstractmethod
    def handle(self, log_entry):
        """处理日志条目
        
        Args:
            log_entry: 日志条目
            
        Returns:
            是否处理成功
        """
        pass
    
    def set_formatter(self, formatter):
        """设置日志格式化器
        
        Args:
            formatter: 日志格式化器
        """
        pass
    
    def set_filter(self, filter):
        """设置日志过滤器
        
        Args:
            filter: 日志过滤器
        """
        pass
    
    def set_level(self, level):
        """设置日志级别
        
        Args:
            level: 日志级别
        """
        pass
```

### LogFormatter API

```python
class LogFormatter(ABC):
    """日志格式化器接口"""
    
    @abstractmethod
    def format(self, log_entry):
        """格式化日志条目
        
        Args:
            log_entry: 日志条目
            
        Returns:
            格式化后的日志
        """
        pass
```

### LogFilter API

```python
class LogFilter(ABC):
    """日志过滤器接口"""
    
    @abstractmethod
    def filter(self, log_entry):
        """过滤日志条目
        
        Args:
            log_entry: 日志条目
            
        Returns:
            是否通过过滤
        """
        pass
```

---

## 🔄 实现细节

### 日志记录流程

1. **创建日志条目**
   - 收集日志消息和上下文
   - 添加时间戳和日志级别

2. **上下文增强**
   - 注入全局上下文
   - 注入线程上下文
   - 注入请求上下文

3. **日志处理**
   - 应用日志过滤器
   - 应用日志格式化器

4. **日志路由**
   - 根据配置路由到不同处理器

5. **日志输出**
   - 各处理器处理日志
   - 异步写入或发送

### 异步处理机制

1. **日志队列**
   - 使用内存队列缓存日志
   - 异步线程处理队列

2. **批处理**
   - 批量处理日志
   - 减少I/O操作

3. **背压处理**
   - 队列满时的处理策略
   - 丢弃、阻塞或降级

4. **优雅关闭**
   - 确保关闭前处理完所有日志
   - 超时机制

### 日志文件管理

1. **文件命名**
   - 基于时间、应用名等命名
   - 支持模板变量

2. **轮转策略**
   - 大小轮转
   - 时间轮转
   - 混合策略

3. **归档策略**
   - 压缩归档
   - 移动归档

4. **清理策略**
   - 基于时间清理
   - 基于数量清理
   - 基于空间清理

---

## 📊 性能考量

### 性能优化策略

1. **异步处理**
   - 使用异步方式处理日志
   - 不阻塞主流程

2. **批处理**
   - 批量写入日志
   - 减少I/O操作

3. **缓冲区优化**
   - 优化缓冲区大小
   - 自适应缓冲策略

4. **采样策略**
   - 高频日志采样
   - 降低日志量

### 性能指标

| 指标名称 | 描述 | 目标值 |
|---------|------|-------|
| 日志处理延迟 | 从日志生成到处理完成的延迟 | < 10ms |
| 日志吞吐量 | 每秒可处理的日志条数 | > 10,000 |
| CPU占用 | 日志系统的CPU占用率 | < 5% |
| 内存占用 | 日志系统的内存占用 | < 50MB |
| 磁盘I/O | 日志系统的磁盘I/O | < 5MB/s |

### 性能测试场景

1. **高频日志测试**
   - 每秒生成10,000+条日志
   - 测量处理延迟和资源占用

2. **突发日志测试**
   - 短时间内生成大量日志
   - 测试背压机制

3. **长时间运行测试**
   - 持续运行24小时以上
   - 测试内存泄漏和性能衰减

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