本文所说的日志，是将程序运行过程中的细节写入文本，供事后分析使用，主要面向程序员或者运维人员。日志原则上不属于系统人机界面的一部分。跟告警系统的作用不一样，告警系统主要面向用户，而且是人机界面的重要组成部分。

      谈起日志，大家首要的印象，大概是属于程序的附属功能，似乎不那么重要。但是如果开发工业级的生产系统，这种思想一定需要扭转过来。日志的重要性几乎与程序功能代码不相上下。日志至少可以起到如下作用：

1. 出现bug时，便于追查原因。很多工业系统部署的位置很远，或者部署于内网，不方便联网或者拨号处理。出现问题，哪怕是凌晨两点出现问题，也需要立刻解决。这时候乙方程序员往往立即订机票都来不及了，日志显然可以多一种处理问题的方法。另外，复杂故障，并不一定是重启进程后，就可以复现的。日志在许多情况下是追查问题的唯一手段。

2. 可以分清责任。比如说某种电网控制系统，控制逻辑是用户提供的，但程序实现是乙方完成的。如果这种电网控制系统出现了意外行为，通过日志可以判定是逻辑的问题，还是具体实现的bug，有助于迅速定位问题，避免扯皮。

3. 日志还可以有其它作用，特别是对于多线程并发编程，传统的调试工具、测试性能工具都会有局限性。很多时候需要依赖日志给出的信息。

   下面举几个日志在工程应用的例子。

   1. 阿里云的第一行代码

阿里云是优秀的国产基础软件，首倡者被评为院士。可以说，无论在工业界、还是在学术界，都得到了很高的认可。阿里云的第一行代码是什么样子呢？请看：

可以看到，阿里云的第一行代码就是日志。当然，这并不能说明日志在阿里云中到底起到什么作用，毕竟我没有更多的资料，但这件事可以参考。


2.   东方电子公司的备自投控制系统

    东方电子公司的备自投控制系统是通过电网的实时潮流，经过分析之后，远程控制备自投的投退压板。我考察过这一系统，对该系统的日志印象深刻。比如说，系统的日志是分门别类的，例如，备自投关心的遥信变化，专门是一个日志；备自投执行周期的相关设备遥测，是一个日志；备自投内部的逻辑判断，也是一个日志；坏数据或可疑数据，也有专门的日志。出现任何现象，都可以由日志追踪原因。

3. 我开发的状态估计运行日志

   这是我以前在国网华北分部开发的功能，之前状态估计，出现合格率低、不收敛等异常情况，都转瞬即逝了，很难事后分析。因此开发日志系统，记录历史信息，可以起到一个很好的调试工具的作用。论文记载了一个实际案例：某天夜里，华北电网状态估计出现连续发散，当时是星期天， 自动化维护人员未上班。若只靠状态估计功能，由于历史信息已经丢失，很难查出发散原因。通过日志分析，分析出当时内蒙古电网的通信链路中断，许多量测不变化，导致状态估计发散。

   对于一个多线程的复杂程序，应该怎么设计日志系统？下面给出一些建议：

1. 首先，日志应该是高性能的，至少不能影响业务系统的实时性。因此，日志写入硬盘的过程，应该单独由独立的线程完成。日志库是非阻塞的。

2. 无论程序是不是并发，日志线程本身是串行的。这里对线程间的锁要有所设计。

3. 程序core dump时，要尽量不丢失日志信息。我的经验是部分日志会缓存入mmap地址映射的内存区域，这部分信息会同步到硬盘二进制文件。‘

下面是我画的日志线程与工作线程的关系，可以参考。

下面推荐几个C++日志库。

1. 陈硕的muduo中的日志库，这个日志库是我目前在用的，当然有定制需求，直接在代码上修改。这个日志库的优点是短小精炼，不会有冗余的功能。

2. spdlog，据说是非常优秀的日志库，只需要头文件就可以使用，没有其它依赖。这个库使用了现代C++的特性，例如C++20 的 format 风格。

3. boost库中也有相应的日志库。