spdlog多线程日志记录器阻塞问题分析与解决方案

问题背景

在使用spdlog日志库(v1.10.0版本)的多线程场景中，开发者遇到了日志记录出现长时间阻塞的问题。具体表现为两个连续的SPDLOG_INFO调用之间出现几分钟的时间间隔，这表明日志系统在某些情况下会出现严重延迟。

技术分析

1. 多线程日志记录器配置

开发者配置了一个共享的spdlog日志记录器，该记录器被主线程和动态库创建的线程共同使用。记录器配置了两个多线程安全的sink：

1. 文件sink：使用basic_file_sink_mt写入日志文件
2. 控制台sink：使用stdout_color_sink_mt输出到标准输出

这种配置本身是线程安全的，因为：

• 使用了_mt后缀的多线程安全sink实现
• spdlog::logger在多线程环境下设计为线程安全

2. 阻塞原因分析

经过深入调查，发现问题根源在于控制台输出的阻塞行为。当应用程序运行在GNU screen会话中时，如果进入滚动模式(使用Ctrl+a q或Ctrl+a [)，会导致：

1. 标准输出管道缓冲区被填满
2. 后续的write系统调用被内核阻塞
3. 日志记录线程因此被挂起，直到缓冲区有空间可用

3. 底层机制

在Linux系统中，管道和终端输出有以下特性：

• 管道有固定大小的缓冲区(通常为64KB)
• 当缓冲区满时，write系统调用会阻塞，直到有空间可用
• 这种阻塞行为是内核级别的，无法通过用户空间代码绕过

解决方案与建议

1. 使用异步日志记录器

虽然异步记录器不能从根本上解决阻塞问题，但可以将阻塞限制在后台线程，避免影响主线程的执行：

auto async_logger = std::make_shared<spdlog::async_logger>("async_logger", sinks.begin(), sinks.end(), spdlog::thread_pool());

2. 避免在screen中使用滚动模式

在必须使用screen的场景下，可以：

• 避免进入滚动模式
• 使用日志文件替代控制台输出
• 增加管道缓冲区大小(系统级配置)

3. 升级spdlog版本

虽然最新版本同样会受到系统级阻塞的影响，但新版本可能提供更好的性能和处理机制。

最佳实践

1. 生产环境中优先使用文件日志而非控制台输出
2. 对于关键路径的日志记录，考虑使用非阻塞方式
3. 定期检查日志系统的健康状况
4. 在必须使用控制台输出的场景下，监控系统负载和IO性能

总结

spdlog作为高性能日志库，在多线程环境下表现良好，但仍受底层系统调用的限制。开发者需要理解系统级IO操作的行为特征，特别是在终端和管道场景下的阻塞可能性。通过合理配置和正确的使用方式，可以最大限度地避免日志记录成为系统性能瓶颈。