面试题：C#日志系统（Serilog/NLog）性能优化与复杂场景处理

Question

在一个高并发的C# Web应用中，使用Serilog或NLog进行日志记录。当每秒有上千条日志需要处理时，如何优化日志系统以避免性能瓶颈？如果需要根据不同的业务场景，将日志分别记录到不同的存储介质（如Elasticsearch、Azure Blob Storage），同时还要保证日志的完整性和一致性，该如何设计和实现？

Answer 1

优化日志系统以避免性能瓶颈

1. 异步日志记录
   • 在 C# 中，使用 Serilog 时，可以利用 Serilog.Sinks.Async 包。例如：

   Log.Logger = new LoggerConfiguration()
      .WriteTo.Async(a => a.Console())
      .CreateLogger();
   

   • 对于 NLog，配置文件中可以这样设置异步日志记录：

   <targets>
      <target name="asyncConsole" xsi:type="AsyncWrapper">
         <target xsi:type="Console" />
      </target>
   </targets>
   <rules>
      <logger name="*" minlevel="Trace" writeTo="asyncConsole" />
   </rules>
   

   • 异步记录将日志写入操作放到后台线程，避免阻塞主线程，提高高并发场景下应用的响应速度。
2. 批量写入
   • Serilog：一些 Sinks 支持批量写入，如 Serilog.Sinks.Elasticsearch。可以设置 batchPostingLimit 参数，例如：

   Log.Logger = new LoggerConfiguration()
      .WriteTo.Elasticsearch(new ElasticsearchSinkOptions(new Uri("http://localhost:9200"))
       {
          AutoRegisterTemplate = true,
          BatchPostingLimit = 50,
          EmitEventFailure = EmitEventFailureHandling.WriteToSelfLog | EmitEventFailureHandling.RaiseCallback,
       })
      .CreateLogger();
   

   • NLog：对于一些存储介质（如 Elasticsearch）的 Target 也支持批量写入配置。在配置文件中：

   <target xsi:type="ElasticSearch"
           name="elasticsearch"
           index="myindex-${shortdate}"
           batchSize="50">
   </target>
   

   • 批量写入减少了与存储介质的交互次数，提升性能。
3. 日志级别过滤
   • 在代码中，只记录必要级别的日志。例如，在开发环境可以记录 Debug 级别日志，而在生产环境只记录 Information 及以上级别日志。
   • Serilog：

   Log.Logger = new LoggerConfiguration()
      .MinimumLevel.Information()
      .WriteTo.Console()
      .CreateLogger();
   

   • NLog：在配置文件中：

   <rules>
      <logger name="*" minlevel="Info" writeTo="console" />
   </rules>
   

   • 减少不必要的日志记录，降低系统开销。
4. 缓存日志
   • 可以使用内存缓存（如 MemoryCache 在 .NET 中）来临时存储日志，达到一定阈值或时间间隔后批量写入存储介质。这可以进一步减少与存储介质的频繁交互。

根据不同业务场景记录到不同存储介质并保证完整性和一致性

1. 设计
   • 定义业务场景标识：在应用中，为每个业务场景定义唯一标识。例如，订单处理业务场景标识为 OrderProcessing，用户登录业务场景标识为 UserLogin。
   • 配置不同存储介质的 Sinks：根据业务场景和存储介质的对应关系，配置 Serilog 或 NLog 的 Sinks。
   • 确保日志完整性：每个日志记录应包含足够的上下文信息，如时间戳、请求 ID（用于跟踪整个请求流程）等，以便在不同存储介质中也能完整还原业务操作。
   • 保证一致性：可以使用分布式事务（如果存储介质支持，如某些云存储的事务特性）或者通过消息队列来确保日志在不同存储介质写入的一致性。例如，使用 Azure Service Bus 作为消息队列，将日志消息发送到队列，然后由不同的消费者将消息写入相应的存储介质。
2. 实现（以 Serilog 为例）
   • 安装相关包：
     • 对于 Elasticsearch：Serilog.Sinks.Elasticsearch
     • 对于 Azure Blob Storage：Serilog.Sinks.AzureBlobStorage
   • 配置 Serilog：

   var elasticSearchSinkOptions = new ElasticsearchSinkOptions(new Uri("http://localhost:9200"))
   {
      AutoRegisterTemplate = true,
      BatchPostingLimit = 50,
      EmitEventFailure = EmitEventFailureHandling.WriteToSelfLog | EmitEventFailureHandling.RaiseCallback,
   };
   var azureBlobStorageSinkOptions = new AzureBlobStorageSinkOptions
   {
      ConnectionString = "your - connection - string",
      ContainerName = "your - container - name",
      BatchSizeLimit = 50,
      Period = TimeSpan.FromSeconds(30)
   };
   Log.Logger = new LoggerConfiguration()
      .WriteTo.Conditional(
           (logEvent, propertyValue) => propertyValue?.ToString() == "OrderProcessing",
           w => w.Elasticsearch(elasticSearchSinkOptions))
      .WriteTo.Conditional(
           (logEvent, propertyValue) => propertyValue?.ToString() == "UserLogin",
           w => w.AzureBlobStorage(azureBlobStorageSinkOptions))
      .CreateLogger();
   

   • 记录日志时带上业务场景标识：

   Log.ForContext("BusinessScenario", "OrderProcessing")
      .Information("Order {OrderId} has been processed", orderId);
   

3. 实现（以 NLog 为例）
   • 安装相关包：
     • 对于 Elasticsearch：NLog.Targets.ElasticSearch
     • 对于 Azure Blob Storage：NLog.Targets.AzureBlobStorage
   • 配置 NLog：

   <targets>
      <target name="elasticOrder" xsi:type="ElasticSearch"
              index="order - logs - ${shortdate}"
              batchSize="50">
         <filter condition="contains('${event-properties:item=BusinessScenario}','OrderProcessing')" />
      </target>
      <target name="blobUserLogin" xsi:type="AzureBlobStorage"
              connectionString="your - connection - string"
              container="user - login - logs"
              batchSize="50">
         <filter condition="contains('${event-properties:item=BusinessScenario}','UserLogin')" />
      </target>
   </targets>
   <rules>
      <logger name="*" minlevel="Info" writeTo="elasticOrder" />
      <logger name="*" minlevel="Info" writeTo="blobUserLogin" />
   </rules>
   

   • 记录日志时带上业务场景标识：

   var logger = LogManager.GetCurrentClassLogger();
   logger.WithProperty("BusinessScenario", "UserLogin")
      .Info("User {Username} has logged in", username);