Kubernetes Ingress 日志分析与监控的最佳实践

摘要： Ingress主要提供HTTP层（7层）路由功能，是目前K8s中HTTP/HTTPS服务的主流暴露方式。为简化广大用户对于Ingress日志分析与监控的门槛，阿里云容器服务和日志服务将Ingress日志打通，只需要应用一个yaml资源即可完成日志采集、分析、可视化等一整套Ingress日志方案的部署。

前言

目前Kubernetes（K8s）已经真正地占领了容器编排市场，是默认的云无关计算抽象，越来越多的企业开始将服务构建在K8s集群上。在K8s中，组件通过Service对外暴露服务，常见的包括NodePort、LoadBalancer、Ingress等。其中Ingress主要提供HTTP层（7层）路由功能，相比TCP（4层）的负载均衡具备非常多的优势（路由规则更加灵活、支持金丝雀、蓝绿、A/B Test发布模式、SSL支持、日志、监控、支持自定义扩展等），是目前K8s中HTTP/HTTPS服务的主流暴露方式。

Ingress简介

K8s中Ingress只是一种API资源的声明，具体的实现需要安装对应的Ingress Controller，由Ingress Controller接管Ingress定义，将流量转发到对应的Service。目前Ingress Controller的实现有非常多种（具体可以参考Ingress Controller官方文档），比较流行的有Nginx、Traefik、Istio、Kong等，在国内接受度最高的是Nginx Ingress Controller。

日志与监控

日志和监控是所有Ingress Controller都会提供的基础功能，日志一般包括访问日志（Access Log）、控制日志（Controller Log）和错误日志（Error Log），监控主要从日志以及Controller中提取部分Metric信息。这些数据中访问日志的量级最大、信息最多、价值也最高，一般7层的访问日志包括：URL、源IP、UserAgent、状态码、入流量、出流量、响应时间等，对于Ingress Controller这种转发型的日志，还包括转发的Service名、Service响应时间等额外信息。从这些信息中，我们能够分析出非常多的信息，例如：

1. 网站访问的PV、UV；
2. 访问的地域分布、设备端分布；
3. 网站访问的错误比例；
4. 后端服务的响应延迟；
5. 不同URL访问分布。

我们的开发、运维、运营、安全等人员可以基于这些信息完成各自的需求，例如：

1. 新老版本发布前后的数据指标对比；
2. 网站质量监控、集群状态监控；
3. 恶意攻击检测、反作弊；
4. 网站访问量统计、广告转化率统计。

然而手动搭建、运维一整套的Ingress日志分析与监控系统非常复杂，系统所需要的模块有：

1. 部署日志采集Agent并配置采集、解析规则；
2. 由于K8s集群中，访问量相对较大，因此需要搭建一个缓冲队列，例如Redis、Kafka等；
3. 部署实时数据分析引擎，例如Elastic Search、clickhouse等；
4. 部署可视化组件并搭建报表，例如grafana、kibana等；
5. 部署告警模块并配置告警规则，例如ElastAlert、alertmanager等。

阿里云日志服务Ingress解决方案

为简化广大用户对于Ingress日志分析与监控的门槛，阿里云容器服务和日志服务将Ingress日志打通（官方文档），只需要应用一个yaml资源即可完成日志采集、分析、可视化等一整套Ingress日志方案的部署。

Ingress可视化分析

日志服务默认为Ingress创建5个报表，分别是：Ingress概览、Ingress访问中心、Ingress监控中心、Ingress蓝绿发布监控中心、Ingress异常检测中心。不同角色的人员可根据需求使用不同的报表，同时每个报表均提供筛选框用于筛选特定的Service、URL、状态码等。所有的报表均基于日志服务提供的基础可视化组件实现，可根据公司实际场景进行定制化调整。

Ingress概览

Ingress概览报表主要展示当前Ingress的整体状态，主要包括以下几类信息：

1. 整体架构状态（1天），包括：PV、UV、流量、响应延迟、移动端占比、错误比例等；
2. 网站实时状态（1分钟），包括：PV、UV、成功率、5XX比例、平均延迟、P95/P99延迟等；
3. 用户请求类信息（1天），包括：1天/7天访问PV对比、访问地域分布、TOP访问省份/城市、移动端占比、Android/IOS占比等；
4. TOPURL统计（1小时），包括：访问TOP10、延迟TOP10、5XX错误TOP10、404错误TOP10。

Ingress访问中心

Ingress访问中心主要侧重于用于访问请求相关的统计信息，一般用于运营分析，包括：当日UV/PV、UV/PV分布、UV/PV趋势、TOP访问省份/城市、TOP访问浏览器、TOP访问IP、移动端占比、Android/IOS占比等。

Ingress监控中心

Ingress监控中心主要侧重于网站实时监控数据，一般用于实时监控与告警，包括：请求成功率、错误比例、5XX比例、请求未转发比例、平均延迟、P95/P99/P9999延迟、状态码分布、Ingress压力分布、Service访问TOP10、Service错误TOP10、Service延迟TOP10、Service流量TOP10等。

Ingress蓝绿发布监控中心

Ingress蓝绿发布监控中心主要用于版本发布时的实时监控与对比（版本前后对比以及蓝绿版本当前对比），以便在服务发布时快速检测异常并进行回滚。在该报表中需要选择进行对比的蓝绿版本（ServiceA和ServiceB），报表将根据选择动态显示蓝绿版本相关指标，包括：PV、5XX比例、成功率、平均延迟、P95/P99/P9999延迟、流量等。

Ingress异常检测中心

Ingress异常检测中心基于日志服务提供的机器学习算法，通过多种时序分析算法从Ingress的指标中自动检测异常点，提高问题发现的效率。

实时监控与告警

Ingress作为K8s网站请求的主要入口，实时监控与告警是必不可少的Ops手段之一。在日志服务上，基于上述的报表，只需3个简单的步骤即可完成告警的创建。下述示例为Ingress配置5XX比例的告警，告警每5分钟执行一次，当5XX比例超过1%时触发。

除了通用的告警功能外，日志服务还额外支持：

1. 多维度数据关联，即通过多组SQL结果交叉判断进行告警，增加告警准确度；
2. 除支持短信、语音、通知中心、email外，还支持钉钉机器人通知、自定义WebHook扩展；
3. 告警的记录也以日志的形式记录，可以实现对告警失败进行告警的双保险。

订阅报告

日志服务除支持通过告警方式通知外，还支持报表订阅功能，可使用该功能将报表定期渲染成图片并通过邮件、钉钉群等方式发送。例如每天早上10点向运营群中发送昨日网站访问情况、每周发送报告到邮件组中存档、新版本发布时每5分钟发送一次监控报表...

自定义分析

如果容器服务Kubernetes版提供的默认报表无法满足你的分析需求，可以直接使用日志服务SQL、仪表盘等功能进行自定义的分析和可视化。

尝鲜

为了让大家可以体验Kubernetes审计日志功能，我们特别开通了体验中心，大家可以通过 https://promotion.aliyun.com/ntms/act/logdoclist.html 进入，该页面提供了非常多和Kubernetes相关的报表。

参考文档

1. 阿里云日志服务
2. 阿里云容器服务Kubernetes版
3. Ingress日志分析与监控
4. 告警配置
5. 订阅报表
6. Ingress官方文档
7. Ingress Controller官方文档

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