【SpringBoot】ログをJSON形式で出力する

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ログを解析してアラート通知などに活用したい場合、
ログのフォーマットはパースしやすいことが最重要となる。

今回はSpringBootアプリケーションのログを、1ログ1行のJSON形式で出力する方法を解説する。

パースしやすいログとは

  • 1ログ1行で出力され、スタックトレースなどが改行されないこと
  • key-valueの形式になっていて、keyを指定することで特定の要素を抽出しやすいこと

ゴール

この記事を読むと、ログを以下の要領で出力することができる。

{"@timestamp":"2023-08-26T23:15:19.428102+09:00","@version":"1","message":"Netty started on port 8080","logger_name":"org.springframework.boot.web.embedded.netty.NettyWebServer","thread_name":"restartedMain","level":"INFO","level_value":20000}

完成形のlogback-spring.xml

最初に個人的なベストプラクティスを記載しておく。

面倒な人はこれをコピペすればなんかいい感じになるはず。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>

<configuration>
    <!-- 標準エラー出力 -->
    <appender name="STDERR" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <target>System.err</target>
        <!-- WARN以上でフィルタ -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.ThresholdFilter">
            <level>WARN</level>
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" >
            <throwableConverter class="net.logstash.logback.stacktrace.ShortenedThrowableConverter">
                <shortenedClassNameLength>25</shortenedClassNameLength>
            </throwableConverter>
        </encoder>
    </appender>
    <!-- 標準出力 -->
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <!-- WARNレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>WARN</level>
            <onMatch>DENY</onMatch>
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch>
        </filter>
        <!-- ERRORレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>ERROR</level>
            <onMatch>DENY</onMatch>
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch>
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" />
    </appender>

    <!-- local用に見やすいように出力するパターン -->
    <appender name="STDERR_LOCAL" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <target>System.err</target>
        <!-- WARN以上でフィルタ -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.ThresholdFilter">
            <level>WARN</level>
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" >
            <!-- JSONを見やすく出力 -->
            <jsonGeneratorDecorator class="net.logstash.logback.decorate.PrettyPrintingJsonGeneratorDecorator"/>
            <throwableConverter class="net.logstash.logback.stacktrace.ShortenedThrowableConverter">
                <shortenedClassNameLength>25</shortenedClassNameLength>
            </throwableConverter>
        </encoder>
    </appender>
    <appender name="STDOUT_LOCAL" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <!-- WARNレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>WARN</level>
            <onMatch>DENY</onMatch>
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch>
        </filter>
        <!-- ERRORレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>ERROR</level>
            <onMatch>DENY</onMatch>
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch>
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" >
            <!-- JSONを見やすく出力 -->
            <jsonGeneratorDecorator class="net.logstash.logback.decorate.PrettyPrintingJsonGeneratorDecorator"/>
        </encoder>
    </appender>

    <!-- local環境以外 -->
    <springProfile name="!local">
        <root level="INFO">
            <appender-ref ref="STDERR" />
            <appender-ref ref="STDOUT" />
        </root>
    </springProfile>
    <!-- local環境のみ -->
    <springProfile name="local">
        <root level="INFO">
            <appender-ref ref="STDOUT_LOCAL" />
            <appender-ref ref="STDERR_LOCAL" />
        </root>
    </springProfile>
</configuration>

手順(まずはシンプルに)

①依存関係を追加

ログをJSON形式にフォーマットしてくれるライブラリがあるので、依存関係に追加する。

gradleを利用している想定なので、maven派の人は読み替えてほしい。

dependencies {
    // 省略
    // https://mvnrepository.com/artifact/net.logstash.logback/logstash-logback-encoder
    implementation 'net.logstash.logback:logstash-logback-encoder:7.4'
    // 省略
}
GitHub - logfellow/logstash-logback-encoder: Logback JSON encoder and appenders
Logback JSON encoder and appenders. Contribute to logfellow/logstash-logback-encoder development by creating an account ...

②logback-spring.xmlを作成する

任意のappenderを作成して、encoderにLogstashEncoderを指定するだけで良い。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>

<configuration>
    <!-- STDOUTという名前でappenderを作成 -->
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <!-- logstash-logback-encoderにより、以下のエンコーダーが使えるようになる -->
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" />
    </appender>

    <root level="INFO">
        <!-- 作成したappenderを利用 -->
        <appender-ref ref="STDOUT" />
    </root>
</configuration>

この設定を入れただけで、以下のようにログが出力されるようになる。

{"@timestamp":"2023-08-26T23:32:39.231528+09:00","@version":"1","message":"Netty started on port 8080","logger_name":"org.springframework.boot.web.embedded.netty.NettyWebServer","thread_name":"restartedMain","level":"INFO","level_value":20000}
Spring Boot コア機能 - リファレンスドキュメント
Spring Boot の概要から各機能の詳細までが網羅された公式リファレンスドキュメントです。開発者が最初に読むべきドキュメントです。

標準出力と標準エラー出力を分ける

ここまでの設定は、エラーログも標準出力に出力されてしまう。

これを改善するため、ERROR/WARNレベルのログのみ標準エラー出力に流れるようにする。

  • LevelFilter:ログレベルの一致に基づいてイベントをフィルタリング
  • ThresholdFilter:指定された閾値を下回るイベントをフィルタリング
    • INFOを設定すると、TRACEとDEBUGが除外される

「STDOUT」という名前のappenderで標準出力に関する設定をし、
「STDERR」という名前のappenderで標準エラー出力に関する設定を行い、
appender-refでそれらを参照している。

ついでにスタックトレースで出力されるクラス名を省略するようにし、ログサイズを少なくしている。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>

<configuration>
    <!-- 標準エラー出力 -->
    <appender name="STDERR" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <target>System.err</target>
        <!-- WARN以上の設定をする -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.ThresholdFilter">
            <level>WARN</level>
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" >
            <throwableConverter class="net.logstash.logback.stacktrace.ShortenedThrowableConverter">
                <!-- スタックトレースのクラス名を省略する -->
                <shortenedClassNameLength>25</shortenedClassNameLength>
            </throwableConverter>
        </encoder>
    </appender>
    <!-- 標準出力 -->
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <!-- WARNレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>WARN</level>
            <onMatch>DENY</onMatch><!-- WARNにマッチしたときは除外 -->
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch><!-- WARNにマッチしなかったときはそのまま -->
        </filter>
        <!-- ERRORレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>ERROR</level>
            <onMatch>DENY</onMatch><!-- ERRORにマッチしたときは除外 -->
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch><!-- ERRORにマッチしなかったときはそのまま -->
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" />
    </appender>

    <!-- local環境以外 -->
    <root level="INFO">
        <appender-ref ref="STDERR" />
        <appender-ref ref="STDOUT" />
    </root>
</configuration>

Profile=localのときだけ見やすく表示する

パースしやすいログになったのは良いが、その代わり人間が読みにくくなってしまった。

ローカル環境で起動する場合は、人間が見ることが多いので
「ローカル環境だけJSONを改行して見やすくする」設定を行う。

目指すべきフォーマットは、以下のようにログが出力されること。

{
  "@timestamp" : "2023-08-27T13:09:22.567068+09:00",
  "@version" : "1",
  "message" : "The following 1 profile is active: \"local\"",
  "logger_name" : "com.example.springwebfluxsample.SpringWebfluxSampleApplication",
  "thread_name" : "restartedMain",
  "level" : "INFO",
  "level_value" : 20000
}

これを行うには、encoderに以下の設定を追加するだけでOK。

<jsonGeneratorDecorator class="net.logstash.logback.decorate.PrettyPrintingJsonGeneratorDecorator"/>

また、profileがローカルのときと、それ以外のときで場合分けを行い
「本番環境では改行なしだが、ローカル環境では改行あり」にしている。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>

<configuration>
    <!-- 標準エラー出力 -->
    <appender name="STDERR" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <target>System.err</target>
        <!-- WARN以上でフィルタ -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.ThresholdFilter">
            <level>WARN</level>
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" >
            <throwableConverter class="net.logstash.logback.stacktrace.ShortenedThrowableConverter">
                <shortenedClassNameLength>25</shortenedClassNameLength>
            </throwableConverter>
        </encoder>
    </appender>
    <!-- 標準出力 -->
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <!-- WARNレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>WARN</level>
            <onMatch>DENY</onMatch>
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch>
        </filter>
        <!-- ERRORレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>ERROR</level>
            <onMatch>DENY</onMatch>
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch>
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" />
    </appender>

    <!-- local用に見やすいように出力するパターン -->
    <appender name="STDERR_LOCAL" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <target>System.err</target>
        <!-- WARN以上でフィルタ -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.ThresholdFilter">
            <level>WARN</level>
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" >
            <!-- JSONを見やすく出力 -->
            <jsonGeneratorDecorator class="net.logstash.logback.decorate.PrettyPrintingJsonGeneratorDecorator"/>
            <throwableConverter class="net.logstash.logback.stacktrace.ShortenedThrowableConverter">
                <shortenedClassNameLength>25</shortenedClassNameLength>
            </throwableConverter>
        </encoder>
    </appender>
    <appender name="STDOUT_LOCAL" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <!-- WARNレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>WARN</level>
            <onMatch>DENY</onMatch>
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch>
        </filter>
        <!-- ERRORレベルは除外 -->
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <level>ERROR</level>
            <onMatch>DENY</onMatch>
            <onMismatch>NEUTRAL</onMismatch>
        </filter>
        <encoder class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder" >
            <!-- JSONを見やすく出力 -->
            <jsonGeneratorDecorator class="net.logstash.logback.decorate.PrettyPrintingJsonGeneratorDecorator"/>
        </encoder>
    </appender>

    <!-- local環境以外 -->
    <springProfile name="!local">
        <root level="INFO">
            <appender-ref ref="STDERR" />
            <appender-ref ref="STDOUT" />
        </root>
    </springProfile>
    <!-- local環境のみ -->
    <springProfile name="local">
        <root level="INFO">
            <appender-ref ref="STDERR_LOCAL" />
            <appender-ref ref="STDOUT_LOCAL" />
        </root>
    </springProfile>
</configuration>

この設定を行い、プロファイルに「local」を指定して実行すると
JSONログが改行されて表示される。

$ export SPRING_PROFILES_ACTIVE=local
$ ./gradlew bootRun
Spring Boot コア機能 - リファレンスドキュメント
Spring Boot の概要から各機能の詳細までが網羅された公式リファレンスドキュメントです。開発者が最初に読むべきドキュメントです。
GitHub - logfellow/logstash-logback-encoder: Logback JSON encoder and appenders
Logback JSON encoder and appenders. Contribute to logfellow/logstash-logback-encoder development by creating an account ...

まとめ

  • logstash-logback-encoderを使うことで、ログをJSON化できる
  • appenderはログ設定の1単位のイメージ
  • filterで設定対象のログをコントロール
  • encoderはログのフォーマット指定
  • springProfileで、プロファイルごとに設定を分けることができる
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