中间件的日志记录与监控

在Express框架中，中间件的日志记录与监控是保障应用稳定性和可维护性的关键环节。通过合理的日志策略和实时监控，开发者能够快速定位问题、分析性能瓶颈，并优化用户体验。

日志记录的必要性

日志记录是中间件开发中不可或缺的一部分。它不仅帮助开发者追踪请求和响应的详细信息，还能在出现问题时提供关键线索。例如，一个简单的访问日志可以记录每个请求的路径、方法、状态码和响应时间：

const express = require('express');
const morgan = require('morgan');

const app = express();

// 使用morgan记录访问日志
app.use(morgan('combined'));

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello World!');
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server is running on port 3000');
});

morgan是Express中常用的日志中间件，支持多种日志格式，如combined、common、dev等。通过配置，开发者可以灵活控制日志的输出内容和方式。

自定义日志中间件

除了使用现成的日志库，开发者还可以自定义日志中间件以满足特定需求。例如，记录请求体、查询参数或自定义字段：

app.use((req, res, next) => {
  const start = Date.now();
  res.on('finish', () => {
    const duration = Date.now() - start;
    console.log({
      method: req.method,
      url: req.url,
      status: res.statusCode,
      duration: `${duration}ms`,
      body: req.body,
      query: req.query
    });
  });
  next();
});

这种自定义中间件可以捕获更详细的信息，比如请求体中的JSON数据或查询字符串中的参数。这对于调试复杂的API请求非常有用。

错误日志与异常处理

错误日志是日志记录中的重要组成部分。通过捕获中间件中的异常，开发者可以记录错误堆栈和上下文信息：

app.use((err, req, res, next) => {
  console.error({
    timestamp: new Date().toISOString(),
    error: err.message,
    stack: err.stack,
    path: req.path,
    method: req.method
  });
  res.status(500).send('Something broke!');
});

在实际应用中，错误日志通常会写入文件或发送到日志服务（如ELK、Splunk等），以便后续分析。

监控中间件的性能

监控中间件的性能是优化应用的关键。通过测量中间件的执行时间，开发者可以识别性能瓶颈。例如，使用process.hrtime()记录高精度时间：

app.use((req, res, next) => {
  const start = process.hrtime();
  next();
  const diff = process.hrtime(start);
  console.log(`Middleware took ${diff[0] * 1e3 + diff[1] / 1e6}ms`);
});

对于更复杂的监控需求，可以使用专业的APM工具（如New Relic、Datadog）或自定义指标收集系统。

实时监控与告警

实时监控能够帮助开发者及时发现并解决问题。通过集成监控工具（如Prometheus），可以收集中间件的关键指标：

const client = require('prom-client');
const collectDefaultMetrics = client.collectDefaultMetrics;

collectDefaultMetrics({ timeout: 5000 });

app.get('/metrics', async (req, res) => {
  res.set('Content-Type', client.register.contentType);
  res.end(await client.register.metrics());
});

app.use((req, res, next) => {
  const end = client.startTimer();
  res.on('finish', () => {
    end({ route: req.path, method: req.method, status_code: res.statusCode });
  });
  next();
});

这段代码将中间件的请求时间、路径和状态码暴露为Prometheus指标，便于通过Grafana等工具可视化。

日志与监控的集成实践

在实际项目中，日志和监控通常需要与其他系统集成。例如，将日志发送到Elasticsearch并通过Kibana展示：

const { Client } = require('@elastic/elasticsearch');
const elasticClient = new Client({ node: 'http://localhost:9200' });

app.use((req, res, next) => {
  const start = Date.now();
  res.on('finish', async () => {
    await elasticClient.index({
      index: 'express-logs',
      body: {
        timestamp: new Date(),
        method: req.method,
        path: req.path,
        status: res.statusCode,
        duration: Date.now() - start
      }
    });
  });
  next();
});

这种集成方式使得日志查询和分析更加高效，同时支持复杂的聚合操作。

安全与隐私考虑

在记录日志时，必须注意敏感信息的保护。例如，避免记录密码、令牌等隐私数据：

app.use((req, res, next) => {
  const sanitizedBody = { ...req.body };
  if (sanitizedBody.password) {
    sanitizedBody.password = '***';
  }
  console.log(sanitizedBody);
  next();
});

通过数据脱敏，可以在不泄露用户隐私的前提下保留有用的调试信息。

日志轮转与存储优化

长期运行的应用程序会产生大量日志，因此需要合理的轮转策略。使用winston等库可以轻松实现日志分片和压缩：

const winston = require('winston');
const { combine, timestamp, json } = winston.format;

const logger = winston.createLogger({
  format: combine(timestamp(), json()),
  transports: [
    new winston.transports.File({
      filename: 'logs/combined.log',
      maxsize: 5242880, // 5MB
      maxFiles: 5
    })
  ]
});

app.use((req, res, next) => {
  logger.info({
    message: 'Request received',
    path: req.path,
    method: req.method
  });
  next();
});

这种配置会自动分割日志文件，避免单个文件过大影响性能。

中间件监控的扩展场景

除了基础的请求监控，中间件还可以用于跟踪业务指标。例如，记录API调用次数或用户行为：

const apiStats = {};

app.use((req, res, next) => {
  const key = `${req.method}:${req.path}`;
  apiStats[key] = (apiStats[key] || 0) + 1;
  next();
});

// 暴露统计端点
app.get('/stats', (req, res) => {
  res.json(apiStats);
});

这种轻量级的统计方式适用于小型项目或快速原型开发。