云原生日志采集管理方案--Fluent Operator

2022-09-11 1359

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本文涉及的产品

对象存储 OSS，20GB 3个月

文件存储 NAS，50GB 3个月

阿里云盘企业版 CDE，企业版用户数5人 500GB空间

简介： Fluent Operator是由KubeSphere 社区于2021年捐献给Fluent 社区的，最初是为了满足以云原生的方式管理 Fluent Bit 的需求。Fluentbit Operator可以灵活且方便地部署、配置及卸载 Fluent Bit 以及 Fluentd。同时, 还提供支持 Fluentd 以及 Fluent Bit 的插件，用户可以根据实际需求进行定制化配置。

背景

Fluentd/Fluent Bit作为云原生场景的可观测采集器，致力于打造云原生场景下的日志采集方案。Fluentd/Fluent Bit官方虽然提供了一些K8s的采集部署方案，但是总体来说自动化程度不高，操作也比较繁琐。所以也就催生出了各类Operator，比较有名的是Fluent Operator、Logging Operator，本文将重点介绍Fluent Operator的原理及实战。

Fluent Operator是由KubeSphere 社区于2021年捐献给Fluent 社区的，最初是为了满足以云原生的方式管理 Fluent Bit 的需求。Fluentbit Operator可以灵活且方便地部署、配置及卸载 Fluent Bit 以及 Fluentd。同时, 还提供支持 Fluentd 以及 Fluent Bit 的插件，用户可以根据实际需求进行定制化配置。

Fluent Operator原理

整体部署形态

Fluent Bit 与 Fluentd 都有采集、处理（解析和过滤）以及输出日志的能力，两者差异表现在：Fluent Bit 相对 Fluentd 更为轻量与高效，而 Fluentd借助更丰富的插件提供了更强的数据处理能力。基于Fluent Bit、Fluentd的各自的优点，在K8s日志采集场景下，Fluent Operator 提供了多种部署模式供用户根据实际业务情况进行选择：

Fluent Bit only 模式：适用于采集日志后仅需要简单处理，即发送到第三方存储系统的场景。
Fluent Bit + Fluentd 模式：适用于采集日志后需要更高级处理，才发送到第三方存储系统的场景。
Fluentd only 模式：适用于以 HTTP 或 Syslog 等的方式接收日志，经过日志处理后，发送到第三方存储系统的场景。

以Fluent Bit、Fluentd模式为例，Fluent Bit以DaemonSet用于采集K8s集群内各节点上的容器日志；而Fluentd则部署为StatefulSet，接收来自Fluent Bit的请求，之后经过日志处理后发送到第三方存储系统（例如，ES、Kafka、Loki等）。一个典型的处理pipiline如下图所示，包含了将采集、转发、过滤、输出等阶段。用户可以通过CRD的方式来配置pipiline，进而构建K8s下的日志采集系统。

CRD

Fluent Bit CRDs

Fluent Bit CRDs包含了如下几种类型：

FluentBit: Fluent Bit DaemonSet配置定义。
ClusterFluentBitConfig: 选择ClusterInput、ClusterParser、ClusterFilter、ClusterOutput，并生成配置存入Secret Config。
ClusterInput: 集群粒度的Input插件配置。通过该插件，用户可以自定义采集的日志类型。
ClusterParser: 集群粒度的Parser插件配置。通过该插件进行日志解析。
ClusterFilter: 集群粒度的Filter插件配置。通过该插件进行日志的过滤。
ClusterOutput: 集群粒度的Output插件配置。该插件主要负责将处理后的日志发送到第三方存储系统。

其中，每个ClusterInput、ClusterParser、ClusterFilter、ClusterOutput 代表一个 Fluent Bit 配置段，之后Fluent Operator 根据ClusterFluentBitConfig的标签选择器进行选择。Fluent Operator将符合条件的CRD构建成最终的配置，并存入Secret Config中，最后挂在到Fluent Bit的DaemonSet中。

为了解决Fluent Bit不支持热加载配置的问题，添加了一个名为Fluent Bit watcher的包装器，用于检测到 Fluent Bit 配置更改时立即重新启动 Fluent Bit 进程，而无需重新启动 Fluent Bit的pod。

Fluentd CRDs

Fluentd CRDs包含了如下几种类型：

Fluentd: Fluentd Statefulset配置定义。
FluentdConfig: 选择namespace粒度的ClusterInput、ClusterParser、ClusterFilter、ClusterOutput，并生成配置存入Secret Config。
ClusterFluentdConfig: 选择集群粒度的ClusterInput、ClusterParser、ClusterFilter、ClusterOutput，并生成配置存入Secret Config。
Filter: namespace粒度的Filter插件配置。
ClusterFilter: 集群粒度的Filter插件配置。
Output: namespace粒度的Ouptut插件配置。
ClusterOutput: 集群粒度的Ouptut插件配置。

ClusterFluentdConfig为集群级别，具有watchedNamespaces字段，可以设置监听的namespace；如果不设置，则表示全局监听。FluentdConfig为namespace级别，只能监听所在的namespace的CR。通过ClusterFluentdConfig、FluentdConfig可以在namespace层面实现多租户日志隔离。