ELK企业级日志分析系统

末离时光的搁浅
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一、ELK 的概念

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ELK平台是一套完整的日志集中处理解决方案，将 ElasticSearch、Logstash 和 Kiabana 三个开源工具配合使用， 完成更强大的用户对日志的查询、排序、统计需求。

二、ELK 各组件的介绍

ElasticSearch

  • 是基于Lucene（一个全文检索引擎的架构）开发的分布式存储检索引擎，用来存储各类日志。
  • Elasticsearch 是用 Java 开发的，可通过 RESTful Web 接口，让用户可以通过浏览器与Elasticsearch 通信。
  • Elasticsearch是一个实时的、分布式的可扩展的搜索引擎，允许进行全文、结构化搜索，它通常用于索引和搜索大容量的日志数据，也可用于搜索许多不同类型的文档。

Elasticsearch 的特点：

  • 实时搜索、实时分析
  • 分布式架构、实时文件存储
  • 文档导向，所有对象都是文档
  • 高可用，易扩展，支持集群，分片与复制
  • 接口友好，支持 json

Logstash

  • 作为数据收集引擎。它支持动态的从各种数据源搜集数据，并对数据进行过滤、分析、丰富、统一格式等操作，然后存储到用户指定的位置,一般会发送给 Elasticsearch。
  • Logstash 由 Ruby 语言编写，运行在 Java 虚拟机（JVM）上，是一款强大的数据处理工具， 可以实现数据传输、格式处理、格式化输出。Logstash 具有强大的插件功能，常用于日志处理。

注意：过滤模块是logstash的核心功能。

Kiabana

  • Kibana 通常与 Elasticsearch 一起部署，Kibana 是 Elasticsearch 的一个功能强大的数据可视化 Dashboard，Kibana 提供图形化的 web 界面来浏览 Elasticsearch 日志数据，可以用来汇总、分析和搜索重要数据。

三、为什么要使用 ELK

集中化管理日志后，日志的统计和检索的效率降低。

ELK 提供了一个完整的日志管理和分析解决方案，能够帮助用户更好地理解数据、监控系统性能并进行故障排除。

四、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

五、ELK 的工作原理

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  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。

六、ELK集群部署

1. 服务器角色以及配置

node1节点（2C/4G）： 192.168.100.10		 Elasticsearch
node2节点（82C/4G）：192.168.100.20		 Elasticsearch
Apache节点（2C/4G）：192.168.100.30		 Logstash  Kibana  Apache

2.前期准备

#设置Java环境
java -version		#如果没有安装，yum -y install java

#在所有节点上关闭防火墙
systemctl disable --now firewalld
setenforce 0

3.修改主机名，在/etc/hosts文件中添加映射关系

 #node01节点
 hostnamectl set-hostname node01
 su
 vim /etc/hosts
 192.168.100.10 node01
 192.168.100.20 node02

 #node02节点
 hostnamectl set-hostname node02
 su
 vim /etc/hosts
 192.168.100.10 node01
 192.168.100.20 node02

4.在node1和node2上部署 Elasticsearch 软件

 #安装elasticsearch—rpm包，上传elasticsearch-6.7.2.rpm到/opt目录下
 cd /opt
 rpm -ivh elasticsearch-6.7.2.rpm

5.修改 Elasticsearch主配置文件

 #修改主配置文件前先备份
 cd etc/elasticsearch/
 mkdir bak/
 cp -a *.yml bak/

 #修改主配置文件
 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
在23行下方添加master节点和数据节点
 node.master: true       #是否master节点，false为否
 node.data: true          #是否数据节点，false为否
 --35--取消注释，指定数据存放路径
 path.data: /var/lib/elasticsearch
 --39--取消注释，指定日志存放路径
 path.logs: /var/log/elasticsearch
 --45--取消注释，避免es使用swap交换分区
 bootstrap.memory_lock: true
 --57--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
 --61--取消注释，ES 服务的默认监听端口为9200
 http.port: 9200                 #指定es集群提供外部访问的接口
 在61行下方添加指定es集群内部通信接口
 transport.tcp.port: 9300        #指定es集群内部通信接口
 --71--取消注释，集群发现通过单播实现，指定要发现的节点
 discovery.zen.ping.unicast.hosts: ["192.168.100.10:9300", "192.168.100.20:9300"]

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

6.修改系统配置

#（1）优化最大内存大小和最大文件描述符的数量
vim /etc/security/limits.conf
......
*  soft    nofile          65536
*  hard    nofile          65536
*  soft    nproc           32000
*  hard    nproc           32000
*  soft    memlock         unlimited
*  hard    memlock         unlimited    
#unlimited不锁内存，即不限制内存（一半给ES，一半给操作系统）

#需重启生效
#临时生效可以通过"ulimit -n 数量"命令来修改每个进程可打开的最大文件数

#（2）修改systemd 服务管理器
vim /etc/systemd/system.conf
......
DefaultLimitNOFILE=65536
DefaultLimitNPROC=32000
DefaultLimitMEMLOCK=infinity

#/etc/systemd/system.conf 文件是用于配置 systemd 的，这是一种用于 Linux 操作系统的系统和服务管理器。通过这个文件，你可以自定义与系统操作、性能和行为相关的各种设置

-   DefaultTimeoutStartSec=：设置启动服务的默认等待时间
-   DefaultTimeoutStopSec=：设置停止服务的默认等待时间
-   DefaultRestartSec=：设置在重新启动服务之前的默认休眠时间
-   DefaultLimitNOFILE=：设置打开文件数量的默认限制
-   DefaultLimitNPROC=：设置进程数量的默认限制
-   DefaultLimitCORE=：设置核心文件大小的默认限制
-   DefaultEnvironment=：指定服务的默认环境变量

#（3）优化elasticsearch用户拥有的内存权限
vim /etc/sysctl.conf
#一个进程可以拥有的最大内存映射区域数，参考数据（分配 2g/262144，4g/4194304，8g/8388608）
vm.max_map_count=262144     #一个进程能够分配的最大内存大小

sysctl -p
sysctl -a | grep vm.max_map_count

7.启动elasticsearch是否成功开启

reboot     #重启
systemctl start elasticsearch.service
systemctl enable elasticsearch.service
systemctl status elasticsearch.service
ss -natp | grep 9200

8.查看节点信息

浏览器访问  
http://192.168.100.10:9200
http://192.168.100.20:9200 
查看节点 Node1、Node2 的信息。

浏览器访问 
http://192.168.100.10:9200/_cluster/health?pretty   http://192.168.100.20:9200/_cluster/health?pretty
 查看群集的健康情况，可以看到 status 值为 green（绿色）， 表示节点健康运行。

 浏览器访问 http://192.168.100.10:9200/_cluster/state?pretty  检查群集状态信息。

9.安装 Elasticsearch-head 插件

使用上述方式查看群集的状态对用户并不友好，可以通过安装 Elasticsearch-head 插件，可以更方便地管理群集。

Elasticsearch 在 5.0 版本后，Elasticsearch-head 插件需要作为独立服务进行安装，需要使用npm工具（NodeJS的包管理工具）安装。

  • 安装 Elasticsearch-head 需要提前安装好依赖软件 node 和 phantomjs。
  • node：是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境。
  • phantomjs：是一个基于 webkit 的JavaScriptAPI，可以理解为一个隐形的浏览器，任何基于 webkit 浏览器做的事情，它都可以做到。
（1）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 -j4 && make install

（2）安装 phantomjs
#上传软件包 phantomjs-2.1.1-linux-x86_64.tar.bz2 到 /opt
cd /opt
tar jxvf phantomjs-2.1.1-linux-x86_64.tar.bz2
cd /opt/phantomjs-2.1.1-linux-x86_64/bin
cp phantomjs /usr/bin

（3）安装 Elasticsearch-head 数据可视化工具
#上传软件包 elasticsearch-head.zip 到/opt
cd /opt
unzip elasticsearch-head-master.zip
cd /opt/elasticsearch-head-master/
npm install         //安装依赖包
#npm install --registry=https://registry.npmmirror.com   #指定源，安装依赖包

 （4）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

#重启elasticsearch.service
systemctl restart elasticsearch.service

（5）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-master/
 npm run start &

> elasticsearch-head@0.0.0 start /opt/elasticsearch-head-master
> 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

（6）通过 Elasticsearch-head 查看 Elasticsearch 信息
 通过浏览器访问 http://192.168.100.10:9100/ 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。

（7）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"}''{"user":"zhangsan","mesg":"hello world"}'
 //输出结果如下：
{
  "_index" : "index-demo",
  "_type" : "test",
  "_id" : "1",
  "_version" : 2,
  "result" : "updated",
  "_shards" : {
    "total" : 2,
    "successful" : 2,
    "failed" : 0
  },
  "_seq_no" : 1,
  "_primary_term" : 1
}

 浏览器访问 http://192.168.100.10:9100/ 查看索引信息，可以看见索引默认被分片5个，并且有一个副本。
 点击“数据浏览”，会发现在node1上创建的索引为 index-demo，类型为 test 的相关信息。

10.Logstash 部署（在 Apache 节点上操作）

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。

更改主机名

 hostnamectl set-hostname apache

安装Apahce服务（httpd）

 yum install httpd -y
 systemctl start httpd

安装Java环境

java -version      #如果没有安装，yum install java -y

安装logstash

#上传软件包 logstash-6.7.2.rpm 到/opt目录下
cd /opt
rpm -ivh logstash-6.7.2.rpm                           
systemctl start logstash.service                      
systemctl enable logstash.service
systemctl status logstash.service

#将logstash放入PATH环境变量的目录中，便于系统识别
ln -s /usr/share/logstash/bin/logstash  /usr/bin/

11.测试 Logstash

1）Logstash 命令常用选项：

选项作用
-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。

2）定义输入和输出流：

 #1.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
 
 #2.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 } }'

#3.使用 Logstash 将信息写入 Elasticsearch 中
logstash -e 'input { stdin{} } output { elasticsearch { hosts=>["192.168.100.10:9200", "192.168.100.20:9200"]} }'

12.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：

#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-log.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 => ["192.168.100.10:9200","192.168.100.20:9200"]  #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
    }
}

#启动logstash
logstash -f system-log.conf

 浏览器访问 http://192.168.100.10:9100/ 查看索引信息

13.Kiabana 部署（在任意节点上操作）

安装 Kiabana

此次在Apache节点上安装
#上传软件包 kibana-6.7.2-x86_64.rpm 到/opt目录
cd /opt
rpm -ivh kibana-6.7.2-x86_64.rpm

设置 Kibana 的主配置文件

vim /etc/kibana/kibana.yml
#--第2行--取消注释，Kiabana 服务的默认监听端口为5601
server.port: 5601

#--第7行--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"

#--第28行--取消注释，配置es服务器的ip，如果是集群则配置该集群中master节点的ip
elasticsearch.url:  ["http://192.168.121.10:9200","http://192.168.121.20:9200"]

#--第37行--取消注释，设置在 elasticsearch 中添加.kibana索引
kibana.index: ".kibana"

#--第96行--取消注释，配置kibana的日志文件路径（需手动创建），不然默认是messages里记录日志
logging.dest: /var/log/k.log

#--第113行--取消注释，中文设置，默认是en
113  i18n.locale: "zh-CN"

创建日志文件，启动 Kibana 服务

touch /var/log/k.log
chown kibana:kibana /var/log/k.log

systemctl start kibana.service
systemctl enable kibana.service

ss -natp | grep 5601

验证 Kibana

浏览器访问 http://192.168.100.30:5601
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

image.png

image.png

image.png

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"   #指定访问日志存放位置录
        type => "access"
        start_position => "beginning"    #beginning表示从开头收集，如果只需收集最新的，此处改为latest
    }
    file{
        path => "/etc/httpd/logs/error_log"   #指定错误日志存放位置
        type => "error"
        start_position => "beginning"
    }
}
output {
    if [type] == "access" {
        elasticsearch {
            hosts => ["192.168.100.10:9200","192.168.100.20:9200"]
            index => "apache_access-%{+YYYY.MM.dd}"      #索引后缀加上当天的日期
        }
    }
    if [type] == "error" {
        elasticsearch {
            hosts => ["192.168.100.10:9200","192.168.100.20:9200"]
            index => "apache_error-%{+YYYY.MM.dd}"     #索引后缀加上当天的日期
        }  
    }
}

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

浏览器访问

浏览器访问 http://192.168.100.10:9100 查看索引是否创建

浏览器访问 http://192.168.100.30:5601 登录 Kibana，
单击“Index Pattern -> Create Index Pattern”按钮添加索引， 在索引名中输入之前配置的 Output 前缀 apache_access-*，并单击“Create”按钮。再用相同的方法添加 apache_error-*索引。
选择“Discover”选项卡，在中间下拉列表中选择刚添加的 apache_access-* 、apache_error-* 索引， 可以查看相应的图表及日志信息。
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