IoT(Internet of Things)正在高速增长,越来越多设备开始逐步走进日常生活,例如智能路由器、各种电视棒、天猫精灵、扫地机器人等,让我们体验到智能领域的便利。传统软件领域的嵌入式开发模式在IoT设备领域的应用遇到了很多挑战,IoT设备数目多、分布广,难以调试且硬件受限,传统的设备日志解决方案无法完美满足需求。
日志服务团队结合IoT设备的特点,为IoT设备量身定制一套日志数据采集方案:C Producer。
嵌入式开发需求
作为IoT/嵌入式工程师,除了需要深厚的开发功底外,面对海量的设备,如何有能力管理、监控、诊断黑盒设备至关重要。嵌入式开发需求主要有以下几点:
- 数据采集:如何实时采集分散在全球各地的百万/千万级设备上的数据?
- 调试:如何使用一套方案既满足线上数据采集又满足开发时的实时调试?
- 线上诊断:某个线上设备出现错误,如何快速定位设备,查看引起该设备出错的上下文是什么?
- 监控:当前有多少个设备在线?工作状态分布如何?地理位置分布如何?出错设备如何实时告警?
- 数据实时分析:设备产生数据如何与实时计算、大数据仓库对接,构建用户画像?
IoT领域面临的主要挑战
思考以上问题的解决方案,我们发现在传统软件领域那一套手段面临IoT领域基本全部失效,主要挑战来自于IoT设备这些特点:
- 设备数目多:在传统运维领域管理1万台服务器属于一家大公司了,但10万在线对于IoT设备而言只是一个小门槛。
- 分布广:硬件一旦部署后,往往会部署在全国、甚至全球各地。
- 黑盒:难以登录并调试,大部分情况属于不可知状态。
- 资源受限:出于成本考虑,IoT设备硬件较为受限(例如总共只有32MB内存),传统PC领域手段往往失效。
C Producer
日志服务量身定制的日志数据采集解决方案。
日志服务客户端Logtail在X86服务器上有百万级部署,可以参见文章:Logtail技术分享:,。除此之外,日志服务提供多样化的采集方案:
- 移动端SDK:Android/IOS平台数据采集,一天已有千万级DAU。
- Web Tracking(JS):类似百度统计,Analytics轻量级采集方式,无需签名。
日志服务团队结合IoT设备的特点,为IoT设备量身定制一套日志数据采集方案:C Producer。
C Producer特点
C Producer Library继承Logtail稳定、高性能、低资源消耗等特点,可以定位是一个轻量级Logtail,虽没有Logtail实时配置管理机制,但具备除此之外70%功能,包括:
- 提供多租户概念:可以对多种日志(例如Metric,DebugLog,ErrorLog)进行优先级分级处理,同时配置多个客户端,每个客户端可独立配置采集优先级、目标Project和Logstore等。
- 支持上下文查询:同一个客户端产生的日志在同一上下文中,支持查看某条日志前后相关日志。
- 并发发送,断点续传:支持缓存上限可设置,超过上限后日志写入失败。
此外,C Producer还具备以下IoT设备专享功能,例如:
- 本地调试:支持将日志内容输出到本地,并支持轮转、日志数、轮转大小设置。
- 细粒度资源控制:支持针对不同类型数据/日志设置不同的缓存上限、聚合方式。
- 日志压缩缓存:支持将未发送成功的数据压缩缓存,减少设备内存占用。
功能优势
C Producer作为IoT设备的量身定制方案,在以下方面具备明显优势:
- 客户端高并发写入:可配置的发送线程池,支持每秒数十万条日志写入,详情参见性能测试。
- 低资源消耗:每秒20万日志写入只消耗70%CPU;同时在低性能硬件(例如树莓派)上,每秒产生100条日志对资源基本无影响。
- 客户端日志不落盘:既数据产生后直接通过网络发往服务端。
- 客户端计算与I/O逻辑分离:日志异步输出,不阻塞工作线程。
- 支持多优先级:不同客户端可配置不同的优先级,保证高优先级日志最先发送。
- 本地调试:支持设置本地调试,便于您在网络不通的情况下本地测试应用程序。
在以上场景中,C Producer Library简化您程序开发的步骤。您无需关心日志采集细节实现、也不用担心日志采集会影响您的业务正常运行,大大降低数据采集门槛。
C Producer方案与其他嵌入式采集方案对比如下:
类别 | C Producer | 其他方案 | |
---|---|---|---|
编程 | 平台 | 移动端+嵌入式 | 移动端为主 |
上下文 | 支持 | 不支持 | |
多日志 | 支持 | 不支持(一种日志) | |
自定义格式 | 支持 | 不支持(提供若干个有限字段) | |
优先级 | 支持 | 不支持 | |
环境参数 | 可配置 | 可配置 | |
稳定性 | 并发度 | 高 | 一般 |
压缩算法 | LZ4(效率与性能平衡)+GZIP | 优化 | |
低资源消耗 | 优化 | 一般 | |
传输 | 断电续传 | 支持 | 默认不支持,需要二次开发 |
接入点 | 8(中国)+8(全球) | 杭州 | |
调试 | 本地日志 | 支持 | 手动支持 |
参数配置 | 支持 | 不支持 | |
实时性 | 服务端可见 | 1秒(99.9%),3秒(Max) | 1-2小时 |
自定义处理 | 15+对接方式 | 定制化实时+离线方案 |
C Producer+日志服务解决方案
C Producer结合阿里云日志服务产品配合使用,即可完成IoT设备日志全套解决方案。
- 规模大
- 支持亿级别客户端实时写入。
- 支持PB/Day数据量。
- 速度快
- 采集快:写入零延迟,写入即可消费。
- 查询快:一秒内,复杂查询(5个条件)可处理10亿级数据。
- 分析快:一秒内,复杂分析(5个维度聚合+GroupBy)可聚合亿级别数据。
- 对接广
- 与阿里云各类产品无缝打通。
- 各种开源格式存储、计算、可视化系统完美兼容。
下载与使用
下载地址:Github
一个应用可创建多个Producer,每个Producer可包含多个Client,每个Client可单独配置目的地址、日志级别、是否本地调试、缓存大小、自定义标识、topic等信息。
详细安装方式及操作步骤,请参见README。
性能测试
- 高性能场景:传统X86服务器。
- 低性能场景:树莓派(低功耗环境)。
配置如下:
C Producer配置
- ARM(树莓派)
- 缓存:10 MB
- 聚合时间:3秒(聚合时间、聚合数据包大小、聚合日志数任一满足即打包发送)
- 聚合数据包大小:1 MB
- 聚合日志数:1000
- 发送线程:1
- 自定义tag:5
- X86
- 缓存:10MB
- 聚合时间:3秒(聚合时间、聚合数据包大小、聚合日志数任一满足即打包发送)
- 聚合数据包大小:3 MB
- 聚合日志数:4096
- 发送线程:4
- 自定义tag:5
__source__: 192.0.2.1
__tag__:1: 2
__tag__:5: 6
__tag__:a: b
__tag__:c: d
__tag__:tag_key: tag_value
__topic__: topic_test
_file_: /disk1/workspace/tools/aliyun-log-c-sdk/sample/log_producer_sample.c
_function_: log_producer_post_logs
_level_: LOG_PRODUCER_LEVEL_WARN
_line_: 248
_thread_: 40978304
LogHub: Real-time log collection and consumption
Search/Analytics: Query and real-time analysis
Interconnection: Grafana and JDBC/SQL92
Visualized: dashboard and report functions
- X86平台结果
- C Producer可以轻松到达90 MB/s的发送速度,每秒上传日志20万,占用CPU只有70%,内存140 MB。
- 服务器在200条/s,发送数据对于CPU基本无影响(降低到0.01%以内)。
- 客户线程发送一条数据(输出一条日志)的平均耗时为1.2 us。
- 树莓派平台结果
- 在树莓派的测试中,由于CPU的频率只有600 MHz,性能差不多是服务器的1/10左右,每秒可发送最多2万条日志。
- 树莓派在20条/s的时候,发送数据对于CPU基本无影响(降低到0.01%以内)。
- 客户线程发送一条数据(输出一条日志)的平均耗时为:12 us左右(树莓派通过USB连接到PC共享网络)。