在程序开发过程中，日志打印属于最普遍的操作，是代码调试和验证过程必不可少的手段。在Android开发过程中，我们经常通过Log\Slog等方式写入日志，然后通过对应的logcat命令读取相应的日志信息。具体日志如何写入或者读出，系统代码如何调用，可能也没有深入研究过。本文就通过具体的流程、框架设计、源码分析等讨论下Android日志的读写过程，以及介绍往往遇到日志丢失的场景及典型案例分析。
1、日志接口
日志接口内容，共分为java层、native层、kernel层等。下面就对每个层级的内容分别进行介绍。
1.1 java层调用接口
日志级别分别为VERBOSE、DEBUG、INFO、WARN、ERROR、ASSERT，日志级别依次提升。默认定义了5个buffer缓冲区，分别是main、radio、events、system、crash，对应的ID信息分别为LOG_ID_MAIN、LOG_ID_RADIO、LOG_ID_EVENTS、LOG_ID_SYSTEM、 LOG_ID_CRASH。
1.1.1 日志缓冲区简介
Android日志记录系统守护进程logd维护的一组结构化环形缓冲区，这组可用的缓冲区是固定的，且由系统定义。也可以通过logcat 命令查看如下缓冲区。
radio：查看包含无线装置/电话相关消息的缓冲区，可以调用android.telephony.Rlog打印日志。
events：查看经过解译的二进制系统时间缓冲区信息，类型为events的日志是用来诊断系统问题的。在应用框架提供了android.util.EventLog接口通过liblog动态库往日志驱动程序中写入日志，运行时库提供了宏LOG_EVENT_INT、LOG_EVENT_LONG、LOG_EVENT_FLOAT、LOG_EVENT_STRING用来写入events类型日志。
main：查看主日志缓冲区信息，main日志缓冲区是应用程序唯一可用的日志缓冲区，在应用框架中提供了android.util.Log接口通过liblog动态库往日志驱动程序中写入日志，运行时库提供了LOGV、LOGD、LOGI、LOGW、LOGE等宏用来写入main类型的日志。
system：查看系统缓冲区类型为system的日志，在应用框架提供了android.util.SLog接口通过liblog动态库往日志驱动程序中写入日志，运行时库提供了SLOGV、SLOGD、SLOGI、SLOGW、SLOGE等宏用来写入system类型的日志。
crash：查看崩溃日志缓冲区的日志信息。
1.1.2 命令查看缓冲区日志信息
ogcat -b + 参数查看对应缓冲区内容，具体见如下内容。
all：查看所有缓冲区日志
default：查看main、system、crash三个缓冲区日志信息
比如：logcat -b main用来查看main缓冲区信息；logcat -b main，system用来查看main和system缓冲区信息；logcat -b all 查看所有缓冲区信息。
1.2 native层接口调用
原生系统日志接口封装在liblog.so库中，供native层代码调用。最终通过socket的通信方式将日志写入logd的buffer中。具体调用过程需要引入liblog动态库，然后才能调用如下native层的日志接口__android_log_print，很多内容都封装成ALOGX的接口，具体内容可参考如下所示：
#define ALOGV(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_VERBOSE, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define ALOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG , LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define ALOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO , LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define ALOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN , LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define ALOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR , LOG_TAG, __VA_ARGS__)
1.3 kernel层调用接口
经常使用的接口是printk，具体用法如下：
printk(KERN_INFO "\n"); //KERN_INFO为日志级别，"\n"则为日志信息。
日志级别信息如下：
kernel日志级别分别是：KERN_EMERG，KERN_ALERT，KERN_CRIT，KERN_ERR，KERN_WARNING，KERN_NOTICE，KERN_INFO，KERN_DEBUG
原生代码kern_levels.h中定义如下
#define KERN_EMERGKERN_SOH "0"/* system is unusable */
#define KERN_ALERTKERN_SOH "1"/* action must be taken immediately */
#define KERN_CRITKERN_SOH "2"/* critical conditions */
#define KERN_ERRKERN_SOH "3"/* error conditions */
#define KERN_WARNINGKERN_SOH "4"/* warning conditions */
#define KERN_NOTICEKERN_SOH "5"/* normal but significant condition */
#define KERN_INFOKERN_SOH "6"/* informational */
#define KERN_DEBUGKERN_SOH "7"/* debug-level messages */
日志输出到/proc/kmsg节点，用户可以通过cat节点信息获取kernel日志信息。
2、logd守护进程
2.1 整体设计架构
2.1.1 logd架构设计图
架构设计图内容简介如下：
logd启动过程还存在其他内容，比如LogStatistics ：是日志统计模块，默认开启统计数据较少，仅能以 pid/uid 维度统计打印日志的数量。
整体日志打印过程：用户调用java层接口，通过JNI调用走到native层（native层接口调用直接加载liblog调用接口输入日志），加载liblog动态库，通过socket通信将日志写入和读取，最终输出到对应的文件或者控制台。
2.1.2 命令查看logd进程内容
2.1.2.1 logd进程内容如下图所示：
2.1.2.2 logd线程内容简介
2.2 logd启动内容
logd作为native service，系统启动过程通过读取rc文件来启动，相关的属性定义在如下logd.rc文件中。
2.2.1 logd启动过程
logd启动后会存在三个用来服务日志系统的socket：分别是
/dev/socket/logd、/dev/socket/logdr、/dev/socket/logdw。
2.2.2 日志打印buffer缓冲区
如下代码中的参数LOG_ID_MAIN：代表buffer缓冲区，DEBUG：代表日志级别。java层调用和native层调用存在轻微差异，很容易进行辨别。native的级别和buffer比较全面，大家可以通过源码参考下。具体的日志buffer缓冲区及日志等级，见下图所示。
/XXX/frameworks/base/core/java/android/util/Log.java
/**
* Send a {@link #DEBUG} log message.
* @param tag Used to identify the source of a log message. It usually identifies
* the class or activity where the log call occurs.
* @param msg The message you would like logged.
* @return A positive value if the message was loggable (see {@link #isLoggable}).
*/
public static int d(@Nullable String tag, @NonNull String msg) {
return println_native(LOG_ID_MAIN, DEBUG, tag, msg);
}
2.2.3 Android日志与logd交互过程
2.2.3.1 Android日志传递给logd
Android app层或framework层，通过调用Log/Slog/Rlog中d方法打印日志，通过JNI会调用到native层android_util_Log_println_native接口，具体见下图内容。
接下来具体调用流程如下:
/XXX/system/logging/liblog/logger_write.cpp
__android_log_buf_write
-->__android_log_write_log_message
-->get_logger_function()
-->__android_log_logd_logger
-->write_to_log
-->LogdWrite
最终写到 “/dev/socket/logdw”中，此时logd中的LogListener会监测到存在log信息需要写入，待log保存到buffer中后，再通知LogReader将新保存的log传递给logcat等
socket信息如下
// Note that it is safe to call connect() multiple times on DGRAM Unix domain sockets, so this
// function is used to reconnect to logd without requiring a new socket.
static void LogdConnect(int sock) {
sockaddr_un un = {};
un.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(un.sun_path, "/dev/socket/logdw");
TEMP_FAILURE_RETRY(connect(sock, reinterpret_cast(&un), sizeof(sockaddr_un)));
}
2.2.3.2 logd中的log保存过程
具体代码路径如/XXX/system/logging/logd/main.cpp，从文件的main函数中可以看到，logd执行过程中创建了LogBuffer，LogReader，LogListener和CommandListener四个对象，上文有详细介绍，本节暂且不予解释，详情见2.3.1.2节内容。
接下来创建LogListener的对象，开启一个线程“logd.writer”监听数据，具体过程见下图。
HandleData()
-->logbuf_->Log
新建一个LogBufferElement对象,实现log的保存.
2.2.3.3 logcat获取logd日志
/XXX/system/logging/logcat/logcat.cpp
int main(int argc, char** argv) {
Logcat logcat;
return logcat.Run(argc, argv);
}
具体的logcat命令参数解析在Run函数中执行。
android_logger_list_read接下来的调用过程如下：
android_logger_list_read
-->LogdRead //打开logdr，并通过socket获取log
-->logdOpen
logd的main函数中有开启LogReader监听
// LogReader listens on /dev/socket/logdr. When a client
// connects, log entries in the LogBuffer are written to the client.
LogReader* reader = new LogReader(log_buffer, &reader_list);
if (reader->startListener()) {
return EXIT_FAILURE;
}
LogReader继承自SocketListener，如果socket监听到数据，则执行onDataAvailable函数进行处理。
最后加入read_list_中：
最终通过ProcessBuffer输出日志内容，打印log_msg日志到界面或者fd文件中。具体内容包括：处理日志buffer内容、回滚打印日志内容等。
2.3 kernel日志写入logd介绍
通过logcat命令获取kernel日志比较特殊，故作为一个例子进行梳理。
2.3.1 整体流程
2.3.2 命令打印kernel日志
通过logcat -b kernel获取kernel日志，依赖于如下属性值，具体查看源码xxx/system/logging/logd/main.cpp中有体现。
2.3.3 详细总结流程
2.3.3.1 logd的日志流程
2.3.3.2 监听kernel log
2.3.3.3 SocketListener关于onDataAvailable的回调
2.3.3.4 日志写入LOG_ID_KERNEL buffer中
2.3.3.4 kernel日志buffer的流程
此流程细节内容，建议辅助查看源码分析。
3、logcat命令介绍
具体的参数使用可以通过命令查看，或者查看具体的源码，当然直接查看命令较为方便。
3.1 logcat帮助命令
3.2 日志等级：
3.3 查看缓冲区buffer：
logbuffer默认设置在LogSize.h文件中
命命令查看buffer如下：
3.4 命令抓取日志
logcat -b main -b system -b crash -r 1024 -n 5 -f android.log -v threadtime
-b：加载可供查看的缓冲区的日志
-b main：抓取main缓冲区的日志；
-b system：抓取system缓冲区的日志；
-b crash：抓取crash缓冲区的日志；
-r：每次输出多大日志文件后进行轮替
-r 1024：代表每份文件日志最大size为1024KB，也就是1M
-n：日志输出最大数目，最多是n+1份
-n 5：日志文件输出最多5+1=6份
-f：logcat日志内容保存的位置
-f android.log：日志输出文件目录
-v：设置日志消息输出格式
-v：threadtime 显示日期，调用时间，优先级，标记，以及发出消息的线程的pid和tid信息
如上命令抓取日志流程如下，具体查看logcat.cpp的源码
直到停止日志打印操作，则结束日志输出文件的流程。
3.5 具体命令操作展示
建议参考如下命令，在终端设备模拟练习。
4、典型案例分析
下面针对一些典型场景缺通用日志(android/kernel)的问题，一一列举如下，希望可以让大家关注到缺日志的真实原因。如下问题也提醒各位工程师: 谨慎添加日志，不要随意添加，否则即容易造成自己的日志缺失也会导致其他业务模块丢失日志。
通用日志丢失目前有如下情况会出现：
(1) liblog通过socket传输日志时失败，此时在event日志中会记录类似上图中tag=liblog的埋点。具体见4.1、4.2节内容。
(2) 其它进程通过socket读取logd的日志时，此时由于日志打印速度过快，读取速度跟不上写入速度，造成了部分历史日志被丢弃的情况，此时在event日志中会记录tag=chatty的埋点。此种情况遇到较少。
(3) logd buffer中日志内存超过buffer大小了，则会按照每次裁剪日志的行数等于日志总行数的10%，并且会大于等于4行，小于256行。环形buffer大小超过了，会不断循环裁剪。
(4) 文件存储问题，导致日志内容无法落盘至日志文件。具体见4.3节内容。
(5) 低内存查杀日志进程，导致日志内容无法落盘。具体见4.4节内容。
日志丢失的问题可能不止以上原因，基本分析思路是首先了解问题发生场景及时间点，然后通过日志抓取和落盘场景进行分析，参考业务日志打印频率、logd的状态（logd的cpu负载、运行状态）、系统的异常状态(严重低内存、整机CPU负载高、文件系统异常、温度过高限频限核)等综合原因，得出问题分析结论。往往日志缺失和系统状态联系较为紧密，所以分析此类问题，就要具备开阔的视野，能够及时联想到有关整机各个状态，推测和佐证自己的分析原因和得出的结论。具体分析过程，也可以参考思维导图。
下面针对以上内容，列举如下几个典型案例，仅供大家参考。
4.1 业务日志输出频率太高
(1) events日志出现大量丢弃日志打印
(2) 查看android日志，发现sensor日志打印量非常大，基本达到刷屏的程度
(3) android日志输出频率达4229条/秒，日志输出频率非常大，sensor日志打印处于top1，达到2418条/s。
总结：sensor日志打印频率太高，超过了socket的处理能力，不能及时处理只能先行丢掉。故导致部分日志丢失。
4.2 整机负载高
(1) 输出的日志出现大量的日志丢失内容
(2) 查看日志打印频率，发现日志输出频率较低
(3) 查看systrace发现整机负载高达90%以上，logd一直处于runanble状态，整机温度也较高导致触发了限频限核。
总结：logd一直处于runnable状态，导致logd无法获得cpu时间片执行日志操作，容易出现socket通信失败，故导致部分日志丢失。
4.3 存储异常导致
(1) 查看日志发现mmap异常
(2) 由于没有过多日志打印，故本地使用adb logcat抓取日志分析
总结：文件存储出现问题，日志无法输出到对应的文件中，日志信息无法得到落盘，故出现日志内容大量丢失。
4.4 低内存导致
(1) 日志文件为空
(2) kernel日志中发现打印日志进程被杀
(3) 查看内存，已经处于低内存状态
总结：低内存导致日志进程被杀，出现日志文件无对应的日志信息落盘，故出现日志内容丢失。
还有其他原因，欢迎大家补充交流！
5、资源消耗问题
打印日志是非常消耗资源的，原因可概括如下：
(1) 跨进程通信的消耗：日志信息通过 socket 发送给 logd，存在跨进程通信的消耗；
(2) 内存消耗：logd 中维持对应的buffer，存在相应RAM的消耗，往往低存储机器在低内存过程表现尤为突出；
(3) CPU资源消耗：logd中ring buffer会经常进行 pruneLogs操作，进行删减日志，会耗费一定的CPU资源；业务日志打印太多容易导致logd在一段时间出现cpu负载非常高的现象；
(4) IO消耗：在应用程序中 ，创建后台线程保存日志信息，这会导致应用或者整机卡顿。
(5) 功耗消耗：往往业务日志打印较多，导致logd的cpu负载非常高，直观表现就是发热和续航恶化。
(6) 性能消耗：日志打印过多，也容易导致界面操作卡顿，从而表现出整机性能方面的消耗。
所以，规劝大家在打印日志过程一定要注意。在正式版本中，一定要规范日志打印，要有系统资源消耗及整机性能的意识。最好建立自己模块的故障检测能力，平时做到少量日志打印，遇到故障可以适当增加日志打印。
文中有些不对的内容，也欢迎大家及时指正，期待与您一块成长！
参考文档：
https://www.jianshu.com/p/4b08af887fb7
https://blog.csdn.net/mafei852213034/article/details/117780317
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