.NET 微服务日志系统：Serilog + Loki + Grafana 实践指南

MasterNeverDown2025-09-02 6:09

.NET 微服务日志系统：Serilog + Loki + Grafana 实践指南

在 .NET 微服务架构中，日志是问题排查、系统监控和业务分析的核心支撑。传统日志存储（如本地文件）存在分散、查询效率低、可视化弱等问题，而 Serilog（日志采集）+ Loki（日志存储与索引）+ Grafana（日志可视化与分析） 组合，能实现"采集-存储-分析-可视化"全链路日志管理，尤其适配微服务分布式场景。

一、技术栈核心角色与优势

先明确三者的分工的协同逻辑，理解为何这套组合适合 .NET 微服务：

组件 核心角色 适配 .NET 微服务的优势
Serilog 日志采集器（Logger） 1. 原生支持 .NET 全框架（.NET Framework/.NET Core/.NET 5+）； 2. 结构化日志（JSON 格式），便于 Loki 解析； 3. 丰富的 Sink（输出目标），可直接对接 Loki； 4. 支持微服务核心字段（服务名、实例ID、TraceID）的自动注入。
Loki 日志存储与索引引擎（Log Store） 1. 轻量级设计，占用资源远低于 ELK（Elasticsearch）； 2. "标签索引+原始日志"存储模式，查询效率高（只索引关键标签，不全文索引）； 3. 原生支持 Prometheus 生态，可与微服务监控（如 Prometheus）联动； 4. 支持分布式场景下的日志聚合，按服务/实例/环境筛选。
Grafana 日志可视化与分析平台（UI） 1. 提供 Loki 专属数据源插件，查询语法直观（LogQL）； 2. 支持日志与监控指标（如 Prometheus metrics）联动展示； 3. 可自定义仪表盘（Dashboard），适配微服务多维度日志分析； 4. 支持告警配置，日志异常时实时通知。

二、系统架构与数据流向

在 .NET 微服务集群中，日志的完整流转路径如下：

  1. 日志产生：.NET 微服务内部通过 Serilog 记录日志（如接口请求、异常、业务事件）；
  2. 日志结构化 ：Serilog 将日志格式化为 JSON 结构，包含 ServiceName（服务名）、InstanceId（实例ID）、TraceId（调用链ID）、Level（日志级别）等核心标签；
  3. 日志发送：通过 Serilog.Sinks.Loki 插件，将结构化日志推送到 Loki 服务；
  4. 日志存储 ：Loki 对日志按标签建立索引（如 service=order-service），并存储原始日志数据；
  5. 日志查询与可视化：Grafana 连接 Loki 数据源，通过 LogQL 查询日志，并以仪表盘、表格、图表等形式展示，支持多维度筛选和异常告警。

三、分步实现：从环境搭建到微服务集成

1. 前置准备

  • 环境要求：Docker（快速部署 Loki 和 Grafana，避免复杂的本地安装）；.NET 6+ 微服务项目（示例以 .NET 8 为例）；
  • 工具：Docker Compose（一键启动 Loki 和 Grafana）、Visual Studio/VS Code（开发 .NET 项目）。

2. 第一步：用 Docker Compose 部署 Loki + Grafana

通过 Docker Compose 快速启动依赖服务，无需手动配置 Loki 存储、Grafana 插件。

步骤1：创建 docker-compose.yml 文件
yaml 复制代码 
version: "3.8"

services:
  # Loki 服务（日志存储）
  loki:
    image: grafana/loki:2.9.2  # 选择稳定版本
    ports:
      - "3100:3100"  # Loki 默认端口
    volumes:
      - ./loki/data:/loki  # 持久化存储日志数据
    command: -config.file=/etc/loki/local-config.yaml  # 使用默认配置（适合测试，生产需自定义）
    networks:
      - log-network

  # Grafana 服务（日志可视化）
  grafana:
    image: grafana/grafana:10.2.2
    ports:
      - "3000:3000"  # Grafana 默认端口
    volumes:
      - ./grafana/data:/var/lib/grafana  # 持久化 Grafana 配置（如数据源、仪表盘）
    environment:
      - GF_SECURITY_ADMIN_PASSWORD=admin  # 初始管理员密码（生产需修改）
      - GF_INSTALL_PLUGINS=grafana-loki-datasource  # 自动安装 Loki 数据源插件
    depends_on:
      - loki  # 确保 Loki 启动后再启动 Grafana
    networks:
      - log-network

networks:
  log-network:
    driver: bridge
步骤2：启动服务

在 docker-compose.yml 所在目录执行命令：

bash 复制代码 
# 启动服务（后台运行）
docker-compose up -d

# 验证服务是否正常启动
docker-compose ps
  • Loki 验证：访问 http://localhost:3100/ready，返回 ready 表示正常；
  • Grafana 验证：访问 http://localhost:3000，使用账号 admin、密码 admin 登录，首次登录需修改密码（可选）。

3. 第二步：配置 Grafana 连接 Loki 数据源

Grafana 启动后，需先配置 Loki 数据源，才能查询日志：

  1. 登录 Grafana 后，点击左侧菜单 Configuration > Data sources；
  2. 点击 Add data source ，搜索 Loki 并选择；
  3. 在 Settings 页配置：
    • URL ：http://loki:3100（Docker 内部网络，直接用服务名访问；若外部访问，改为 http://localhost:3100）；
    • 其他配置默认，点击 Save & test，显示 "Data source is working" 即配置成功。

4. 第三步：.NET 微服务集成 Serilog 并对接 Loki

步骤1：安装 Serilog 相关 NuGet 包

在 .NET 微服务项目中，通过 NuGet 安装以下包：

bash 复制代码 
# 核心日志库
Install-Package Serilog
# .NET 主机集成（适配 ASP.NET Core）
Install-Package Serilog.AspNetCore
# Loki 输出插件（将日志推送到 Loki）
Install-Package Serilog.Sinks.Loki
# 结构化日志格式化（可选，推荐 JSON 格式）
Install-Package Serilog.Formatting.Compact
步骤2：配置 Serilog（Program.cs）

在 .NET 微服务的启动类中，替换默认日志系统为 Serilog，并配置 Loki 输出：

csharp 复制代码 
using Serilog;
using Serilog.Sinks.Loki;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// 1. 移除默认日志系统，配置 Serilog
builder.Host.UseSerilog((context, services, configuration) =>
{
    // 微服务核心配置（从 appsettings.json 读取，也可硬编码）
    var serviceName = context.Configuration["ServiceSettings:ServiceName"] ?? "unknown-service";
    var lokiUrl = context.Configuration["Logging:Loki:Url"] ?? "http://localhost:3100";

    // 2. 配置 Loki 标签（核心：用于后续筛选日志）
    var lokiLabels = new List<LokiLabel>
    {
        new LokiLabel("service", serviceName),  // 服务名（如 order-service）
        new LokiLabel("environment", context.HostingEnvironment.EnvironmentName),  // 环境（Development/Production）
        new LokiLabel("instance", Environment.MachineName)  // 实例ID（区分同一服务的多个实例）
    };

    // 3. 配置 Serilog 规则
    configuration
        .ReadFrom.Configuration(context.Configuration)  // 从 appsettings.json 读取日志级别等配置
        .ReadFrom.Services(services)  // 集成 ASP.NET Core 服务（如 IHttpContextAccessor）
        .Enrich.FromLogContext()  // 从日志上下文添加额外字段（如 TraceID）
        .Enrich.WithMachineName()  // 添加机器名
        .WriteTo.Console()  // 同时输出到控制台（开发环境调试用）
        // 4. 输出到 Loki
        .WriteTo.Loki(lokiUrl, lokiLabels,
            // 配置日志格式（结构化 JSON，包含所有字段）
            outputTemplate: "[{Timestamp:yyyy-MM-dd HH:mm:ss} {Level:u3}] {Message:lj} {Properties:j}{NewLine}{Exception}");
});

// 其他服务注册（如控制器、Swagger 等）
builder.Services.AddControllers();
builder.Services.AddEndpointsApiExplorer();
builder.Services.AddSwaggerGen();

var app = builder.Build();

// 中间件配置（确保 Serilog 捕获 HTTP 请求日志）
app.UseSerilogRequestLogging();  // 自动记录 HTTP 请求日志（Method、Path、Status Code 等）

// 其他中间件（Swagger、路由等）
if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    app.UseSwagger();
    app.UseSwaggerUI();
}
app.UseHttpsRedirection();
app.UseAuthorization();
app.MapControllers();

app.Run();
步骤3：配置 appsettings.json（日志级别、Loki 地址）

在 appsettings.json 中添加日志相关配置，便于环境切换：

json 复制代码 
{
  "ServiceSettings": {
    "ServiceName": "order-service"  // 当前微服务名称（如订单服务）
  },
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Information",  // 默认日志级别
      "Microsoft.AspNetCore": "Warning",  // 过滤 ASP.NET Core 框架的冗余日志
      "Microsoft.EntityFrameworkCore": "Warning"  // 过滤 EF Core 冗余日志
    },
    "Loki": {
      "Url": "http://localhost:3100"  // Loki 服务地址（生产环境需改为集群地址）
    }
  },
  "AllowedHosts": "*"
}
步骤4：测试日志输出

在控制器中添加接口，手动记录日志：

csharp 复制代码 
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Serilog;

namespace OrderService.Controllers;

[ApiController]
[Route("[controller]")]
public class OrderController : ControllerBase
{
    [HttpPost]
    public IActionResult CreateOrder([FromBody] string orderId)
    {
        try
        {
            // 1. 记录信息日志（业务事件）
            Log.Information("订单创建请求：OrderId={OrderId}, UserId={UserId}", 
                orderId, HttpContext.User.Identity?.Name ?? "anonymous");

            // 模拟业务逻辑
            if (string.IsNullOrEmpty(orderId))
            {
                // 2. 记录警告日志
                Log.Warning("订单ID为空，请求被拒绝");
                return BadRequest("订单ID不能为空");
            }

            // 3. 模拟异常（记录错误日志）
            if (orderId == "error-test")
            {
                throw new InvalidOperationException("模拟订单创建失败");
            }

            return Ok($"订单 {orderId} 创建成功");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            // 4. 记录错误日志（包含异常堆栈）
            Log.Error(ex, "订单创建失败：OrderId={OrderId}", orderId);
            return StatusCode(500, "服务器内部错误");
        }
    }
}

5. 第四步：在 Grafana 中查询与可视化日志

步骤1：使用 LogQL 查询日志
  1. 登录 Grafana，点击左侧菜单 Explore，选择 Loki 数据源；
  2. 在查询框中输入 LogQL（Loki 专用查询语法），示例：
    • 查询所有 order-service 的日志：{service="order-service"}
    • 查询 order-service 的错误日志：{service="order-service"} |= "Error"
    • 查询特定订单ID的日志：{service="order-service"} |= "OrderId=12345"
  3. 点击 Run query，下方将展示匹配的日志，支持按时间范围筛选（右上角选择时间，如"Last 5 minutes"）。
步骤2：创建自定义仪表盘（Dashboard）

为了更直观地监控微服务日志（如日志级别分布、请求量趋势），可创建 Grafana 仪表盘：

  1. 点击左侧菜单 Dashboards > New dashboard；
  2. 点击 Add visualization，选择 Loki 数据源；
  3. 配置图表类型：
    • 日志列表：展示原始日志，适合实时查看；
    • 柱状图：统计不同日志级别的数量（如 Error/Warning/Info 的占比）；
    • 表格：按字段（如 OrderId、UserId）汇总日志，便于排查特定业务问题；
  4. 保存仪表盘，命名为"Order-Service 日志监控"，后续可直接访问。

四、生产环境优化建议

  1. Loki 配置优化：

    • 生产环境需自定义 loki-config.yaml，配置分布式存储（如 S3、MinIO）替代本地存储，避免单点故障；
    • 开启日志压缩（如 Snappy），减少存储占用；
    • 配置日志保留期（如 retention_period: 720h，保留30天），避免磁盘溢出。

  2. Serilog 优化：

    • 避免日志冗余：过滤重复日志（如健康检查接口的 Information 日志）；
    • 敏感信息脱敏：使用 Serilog.Enrichers.Sensitive 插件，对密码、手机号等字段脱敏；
    • 批量发送日志：配置 Serilog.Sinks.Loki 的批量发送参数（如 batchPostingLimit: 1000），减少网络请求。

  3. Grafana 优化：

    • 配置日志告警：当错误日志数量超过阈值（如5分钟内10条 Error），通过邮件、Slack 通知；
    • 权限控制：为不同角色（如开发、运维）分配 Grafana 只读/编辑权限，避免误操作；
    • 联动监控指标：将 Loki 日志与 Prometheus 指标（如接口响应时间、错误率）放在同一仪表盘，实现"日志+指标"联动分析。

  4. 微服务日志规范：

    • 统一标签：所有微服务必须包含 service、environment、instance 标签，便于跨服务日志聚合；
    • 日志级别规范：Error（业务异常）、Warning（非致命问题）、Information（正常业务事件）、Debug（开发调试，生产禁用）；
    • 必含字段：TraceID（调用链追踪）、BusinessId（业务ID，如订单ID、用户ID），便于定位全链路问题。

五、常见问题排查

  1. 日志未推送到 Loki：

    • 检查 Loki 地址是否正确（.NET 服务能否访问 Loki，Docker 网络是否互通）；
    • 查看 .NET 服务日志：是否有 Serilog.Sinks.Loki 相关错误（如网络超时、404 错误）；
    • 验证 Loki 接收日志：访问 http://localhost:3100/loki/api/v1/query?query={service="order-service"}，查看是否返回日志。

  2. Grafana 查不到 Loki 日志：

    • 检查数据源配置：URL 是否正确，是否能连通 Loki；
    • 检查 LogQL 语法：标签是否匹配（如 service 标签值是否为 order-service）；
    • 检查时间范围：日志是否在 Grafana 选择的时间范围内（如日志是10分钟前的，需选择"Last 15 minutes"）。

  3. 日志字段缺失（如 TraceID）：

    • 确保 app.UseSerilogRequestLogging() 中间件已添加（自动捕获 HTTP 请求的 TraceID）；
    • 若使用分布式追踪（如 OpenTelemetry），需配置 Serilog.Enrich.FromOpenTelemetry() 插件，从追踪上下文获取 TraceID。

通过以上步骤，即可搭建一套适配 .NET 微服务的高可用日志系统，实现日志的集中采集、高效查询和可视化监控，为微服务运维和问题排查提供有力支撑。

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