ELK 企业级日志分析系统

清香西北风
174 阅读10分钟

一、什么是ELK

  • ELK是ElasticSearch、Logstash、Kibana三大开源框架首字母大写简称。市面上也被称为Elastic Stack。其中ElasticSearch是一个基于Lucene、分布式、通过RESTful方式进行交互的接近实时搜索平台框架。类似谷歌、百度这种大数据全文搜索引擎的场景都可以使用ElasticSearch作为底层支持框架，可见ElasticSearch提供的搜索能力确实强大，世面上很多时候我们简称ElasticSearch为es。Logstash是ELK的中央数据流引擎，用于从不同目标（文件/数据存储/MQ）收集的不同格式数据，经过过滤后支持输出到不同目的的（文件/MQ/redis/elasticsearch/kafka等）。Kibana可以将elasticsearch的数据通过友好的页面展示出来，提供实时分析的功能

  • 市面上很多开发只要提到ELK能够一直说出它是一个日志分析架构技术栈总称，但实际上ELK不仅仅适用于日志分析，它还可以支持其它任何数据分析和收集的场景，日志分析和收集只是更具代表性，并非唯一性

使用背景

　　目前项目中，采用的是微服务框架，对于日志，采用的是logback的配置，每个微服务的日志，都是通过File的方式存储在部署的机器上，但是由于日志比较分散，想要检查各个微服务是否有报错信息，需要挨个服务去排查，比较麻烦。所以希望通过对日志进行聚合，然后通过监控，能够快速的找到各个微服务的报错信息，快速的排查。

image.png

二、ELK各组件

1、Lucene简介

  • Lucene是一套信息检索工具包，是jar包。不包含搜索引擎！包含索引结构、读写索引的工具、排序、搜索规则......（Solr）
  • Java编写，目标是为各种中小型应用软件加入全文检索功能

2、ElasticSearch简介

  • ElasticSearch,简称es，es是一个开源的高扩展的分布式全文检索引擎，它可以近乎实时的存储、检索数据；本身扩展性很好，它可以扩展到上百台服务器，处理PB级别的数据。es也使用java开发并使用Lucene作为其核心来实现所有索引和搜索功能，但是它的目的是通过简单的RESTful API来隐藏Lucene的复杂性，从而让全文搜索变得简单

  • 据国际权威的数据库产品评测机构DB Engines的统计，在2016年1月，ElasticSearch已超过

  • ElasticSearch是一个实时分布式搜索和分析引擎。它让你以前所未有的速度处理大数据成为可能

  • 它用于全文搜索、结构化搜索、分析以及将这三者混合使用：

  • 维基百科使用ElasticSearch提供全文搜索并高亮关键字，以及输入实时搜索（Search-asyou-type）和搜索纠错（did-you-mean）等搜索建议功能

  • 英国卫报使用ElasticSearch结合用户日志和社交网络数据提供给他们的编辑以实时的反馈，以便及时了解公众对新发表的文章的回应

  • Stack Overflow结合全文搜索与地理位置查询，以及more-like-this功能来找到相关的问题和答案

  • Github使用ElasticSearch检索1300亿行代码

  • ElasticSearch是一个基于Apache Lucene（TM）的开源搜索引擎，无论在开源还是专有领域，Lucene可以被认为是迄今为止最先进、性能最好的、功能最全的搜索引擎库

  • 但Lucene只是一个库，想要使用它，你必须使用java代码来作为开发语言并将其直接集成到你的应用中，更糟糕的是，Lucene非常复杂，你需要深入了解检索的相关知识来理解它是如何工作的

  • ElasticSearch也使用Java开发并使用Lucene作为其核心来实现所有索引和搜索功能，但是它的目的是通过简单的RESTful API来隐藏Lucene的复杂性，从而让全文搜索变得简单

三、完整日志系统基本特征

收集： 能够采集多种来源的日志数据。

传输： 能够稳定的把日志数据解析过滤并传输到存储系统。

存储： 存储日志数据。

分析： 支持 UI 分析。

警告： 能够提供错误报告，监控机制。

四、ELK 的工作原理

（1）在所有需要收集日志的服务器上部署Logstash；或者先将日志进行集中化管理在日志服务器上，在日志服务器上部署 Logstash。

（2）Logstash 收集日志，将日志格式化并输出到 Elasticsearch 群集中。

（3）Elasticsearch 对格式化后的数据进行索引和存储。

（4）Kibana 从 ES 群集中查询数据生成图表，并进行前端数据的展示。

总结：logstash作为日志搜集器，从数据源采集数据，并对数据进行过滤，格式化处理，然后交由Elasticsearch存储，kibana对日志进行可视化处理。

image.png

五、ELK集群部署实验

实验环境：

节点一：192.168.37.201

节点二：192.168.37.128

Apache节点：192.168.37.135

Elasticsearch部署 节点一、二

1、环境准备，设置Java环境

 #设置Java环境
java -version              #如果没有安装，yum -y install java
openjdk version "1.8.0_131"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_131-b12)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.131-b12, mixed mode)

image.png 但此处建议安装JDK，openjdk可能会出现问题

cd /opt
rpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm 
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm 
java -version

image.png

2、部署 Elasticsearch 软件

 #安装elasticsearch—rpm包，上传elasticsearch-5.5.0.rpm到/opt目录下
 cd /opt
 rpm -ivh elasticsearch-5.5.0.rpm

#加载系统服务 
systemctl daemon-reload    
systemctl enable elasticsearch.service

image.png

3、修改主机名，在/etc/hosts文件中添加映射关系

 #node01节点
 hostnamectl set-hostname node1
 su
 vim /etc/hosts
 192.168.37.201 node1
 192.168.37.128 node2
 ​
 #node02节点
 hostnamectl set-hostname node2
 su
 vim /etc/hosts
 192.168.37.201 node1
 192.168.37.128 node2

image.png

4、 Elasticsearch，修改其主配置文件

#修改elasticsearch主配置文件
cp /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml.bak
vim /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml
--17--取消注释，指定集群名字
cluster.name: my-elk-cluster
--23--取消注释，指定节点名字：Node1节点为node1，Node2节点为node2
node.name: node1
--33--取消注释，指定数据存放路径
path.data: /data/elk_data
--37--取消注释，指定日志存放路径
path.logs: /var/log/elasticsearch/
--43--取消注释，改为在启动的时候不锁定内存
bootstrap.memory_lock: false
--55--取消注释，设置监听地址，0.0.0.0代表所有地址
network.host: 0.0.0.0
--59--取消注释，ES 服务的默认监听端口为9200
http.port: 9200
--68--取消注释，集群发现通过单播实现，指定要发现的节点 node1、node2
discovery.zen.ping.unicast.hosts: ["node1", "node2"]

grep -v "^#" /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml

#创建数据存放路径并授权
mkdir -p /data/elk_data
chown elasticsearch:elasticsearch /data/elk_data/

image.png

5、启动elasticsearch是否成功开启

systemctl start elasticsearch.service
systemctl enable elasticsearch.service
netstat -antp | grep 9200

6、查看节点讯息

浏览器访问  http://192.168.37.201:9200  、 http://192.168.37.1328:9200

7、安装 Elasticsearch-head 插件

# 编译安装 node
#上传软件包 node-v8.2.1.tar.gz 到/opt
yum install gcc gcc-c++ make -y

cd /opt
tar zxvf node-v8.2.1.tar.gz

cd node-v8.2.1/
./configure
make && make install

# 安装 phantomjs（前端的框架）
#上传软件包 phantomjs-2.1.1-linux-x86_64.tar.bz2 到
cd /opt
tar jxvf phantomjs-2.1.1-linux-x86_64.tar.bz2 -C /usr/local/src/
cd /usr/local/src/phantomjs-2.1.1-linux-x86_64/bin
cp phantomjs /usr/local/bin

# 安装 Elasticsearch-head 数据可视化工具
#上传软件包 elasticsearch-head.tar.gz 到/opt
cd /opt
tar zxvf elasticsearch-head.tar.gz -C /usr/local/src/
cd /usr/local/src/elasticsearch-head/
npm install

# 修改 Elasticsearch 主配置文件
vim /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml
......
--末尾添加以下内容--
http.cors.enabled: true			#开启跨域访问支持，默认为 false
http.cors.allow-origin: "*"		#指定跨域访问允许的域名地址为所有

systemctl restart elasticsearch

# 修改 Elasticsearch 主配置文件
vim /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml
......
--末尾添加以下内容--
http.cors.enabled: true				#开启跨域访问支持，默认为 false
http.cors.allow-origin: "*"			#指定跨域访问允许的域名地址为所有

systemctl restart elasticsearch

# 启动 elasticsearch-head 服务
#必须在解压后的 elasticsearch-head 目录下启动服务，进程会读取该目录下的 gruntfile.js 文件，否则可能启动失败。
cd /usr/local/src/elasticsearch-head/
npm run start &

> elasticsearch-head@0.0.0 start /usr/local/src/elasticsearch-head
> grunt server

Running "connect:server" (connect) task
Waiting forever...
Started connect web server on http://localhost:9100

#elasticsearch-head 监听的端口是 9100
netstat -natp |grep 9100

通过 Elasticsearch-head 查看 Elasticsearch 信息

通过浏览器访问 http://192.168.37.201:9100/ 地址并连接群集。如果看到群集健康值为 green 绿色，代表群集很健康。

插入索引

#通过命令插入一个测试索引，索引为 index-demo，类型为 test。

curl -X PUT 'localhost:9200/index-demo/test/1?pretty&pretty' -H 'content-Type: application/json' -d '{"user":"zhangsan","mesg":"hello world"}'

ELK Logstash 部署（Apache节点）

Logstash 一般部署在需要监控其日志的服务器。在本案例中，Logstash 部署在 Apache 服务器上，用于收集 Apache 服务器的日志信息并发送到 Elasticsearch。

1．更改主机名

hostnamectl set-hostname apache

2．安装Apahce服务（httpd）

yum -y install httpd
systemctl start httpd

3．安装Java环境

yum -y install java
java -version

4．安装logstash

#上传软件包 logstash-5.5.1.rpm 到/opt目录下
cd /opt
rpm -ivh logstash-5.5.1.rpm                           
systemctl start logstash.service                      
systemctl enable logstash.service

ln -s /usr/share/logstash/bin/logstash /usr/local/bin/

5．测试 Logstash

Logstash 命令常用选项： -f：通过这个选项可以指定 Logstash 的配置文件，根据配置文件配置 Logstash 的输入和输出流。 -e：从命令行中获取，输入、输出后面跟着字符串，该字符串可以被当作 Logstash 的配置（如果是空，则默认使用 stdin 作为输入，stdout 作为输出）。 -t：测试配置文件是否正确，然后退出。

定义输入和输出流： #输入采用标准输入，输出采用标准输出（类似管道）

logstash -e 'input { stdin{} } output { stdout{} }'

//执行 ctrl+c 退出

#使用 rubydebug 输出详细格式显示，codec 为一种编解码器

logstash -e 'input { stdin{} } output { stdout{ codec=>rubydebug } }'

#使用 Logstash 将信息写入 Elasticsearch 中

logstash -e 'input { stdin{} } output { elasticsearch { hosts=>["192.168.37.201:9200"] } }'

//结果不在标准输出显示，而是发送至 Elasticsearch 中，可浏览器访问 http://192.168.37.201:9100/ 查看索引信息和数据浏览。

6．定义 logstash配置文件

Logstash 配置文件基本由三部分组成：input、output 以及 filter（可选，根据需要选择使用）。 input：表示从数据源采集数据，常见的数据源如Kafka、日志文件等 filter：表示数据处理层，包括对数据进行格式化处理、数据类型转换、数据过滤等，支持正则表达式 output：表示将Logstash收集的数据经由过滤器处理之后输出到Elasticsearch。

#格式如下： input {...} filter {...} output {...}

#在每个部分中，也可以指定多个访问方式。例如，若要指定两个日志来源文件，则格式如下：

input {
	file { path =>"/var/log/messages" type =>"syslog"}
	file { path =>"/var/log/httpd/access.log" type =>"apache"}
}

#修改 Logstash 配置文件，让其收集系统日志/var/log/messages，并将其输出到 elasticsearch 中。 chmod +r /var/log/messages #让 Logstash 可以读取日志

vim /etc/logstash/conf.d/system.conf
input {
    file{
        path =>"/var/log/messages"						#指定要收集的日志的位置
        type =>"system"									#自定义日志类型标识
        start_position =>"beginning"					#表示从开始处收集
    }
}
output {
    elasticsearch {										#输出到 elasticsearch
        hosts => ["192.168.37.201:9200"]					#指定 elasticsearch 服务器的地址和端口
        index =>"system-%{+YYYY.MM.dd}"					#指定输出到 elasticsearch 的索引格式
    }
}

systemctl restart logstash

浏览器访问 http://192.168.37.201:9100/ 查看索引信息

ELK Kiabana 部署（在 Node1 节点)

1．安装 Kiabana

#上传软件包 kibana-5.5.1-x86_64.rpm 到/opt目录

cd /opt
rpm -ivh kibana-5.5.1-x86_64.rpm

2．设置 Kibana 的主配置文件

vim /etc/kibana/kibana.yml
--2--取消注释，Kiabana 服务的默认监听端口为5601
server.port: 5601
--7--取消注释，设置 Kiabana 的监听地址，0.0.0.0代表所有地址
server.host: "0.0.0.0"
--21--取消注释，设置和 Elasticsearch 建立连接的地址和端口
elasticsearch.url: "http://192.168.37.201:9200" 
--30--取消注释，设置在 elasticsearch 中添加.kibana索引
kibana.index: ".kibana"

3．启动 Kibana 服务

systemctl start kibana.service
systemctl enable kibana.service
netstat -natp | grep 5601

4．验证 Kibana

浏览器访问 http://192.168.37.201:5601 第一次登录需要添加一个 Elasticsearch 索引： Index name or pattern //输入：system-* #在索引名中输入之前配置的 Output 前缀“system”

单击 “create” 按钮创建，单击 “Discover” 按钮可查看图表信息及日志信息。 数据展示可以分类显示，在“Available Fields”中的“host”，然后单击 “add”按钮，可以看到按照“host”筛选后的结果

5．将 Apache 服务器的日志（访问的、错误的）添加到 Elasticsearch 并通过 Kibana 显示

vim /etc/logstash/conf.d/apache_log.conf
input {
    file{
        path => "/etc/httpd/logs/access_log"
        type => "access"
        start_position => "beginning"
    }
    file{
        path => "/etc/httpd/logs/error_log"
        type => "error"
        start_position => "beginning"
    }
}
output {
    if [type] == "access" {
        elasticsearch {
            hosts => ["192.168.37.201:9200"]
            index => "apache_access-%{+YYYY.MM.dd}"
        }
    }
	if [type] == "error" {
        elasticsearch {
            hosts => ["192.168.37.201:9200"]
            index => "apache_error-%{+YYYY.MM.dd}"
        }
    }
}

cd /etc/logstash/conf.d/
/usr/share/logstash/bin/logstash -f apache_log.conf

浏览器访问 http://192.168.37.201:9100 查看索引是否创建

六、总结

神图，言尽于此 image.png

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