ELK+Filebeat日志分析系统

一、ELK简介

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。

1、ElasticSearch

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。

1.1 Elasticsearch核心概念

接近实时
集群化
节点
索引：索引（库）——>类型（表）——>文档（记录）
分片和副本

分片的两个最主要的原因

提高了扩展能力
提高了单机存存储上限
分布式并行跨分片操作，提高性能和吞吐量

分布式分片的机制和搜索请求的文档如何汇总完全是由elasticsearch控制的，这些对用户而言是透明的。

网络问题等等其它问题可以在任何时候不期而至，为了健壮性，强烈建议要有一个故障切换机制，无论何种故障以防止分片或者节点不可用。

副本也有两个最主要原因：

高可用性，以应对分片或者节点故障
分片副本要在不同的节点上
增加了读写性能，增大吞吐量。搜索可以并行在所有副本上执行。

2、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。

2.1 Kiababa主要功能

Elasticsearch无缝之集成
整合数据，复杂数据分析
让更多团队成员受益
接口灵活，分享更容易
配置简单，可视化多数据源
简单数据导出

3、Logstash

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。

3.1 LogStash

Shipper
Indexer
Broker
Search and Storage
Web Interface

首先数据通过Data Source源到input，input负责采集数据，采集数据后通过filter进行数据过滤，过滤后给Elasticsearch，然后Elasticsearch进行全文索引和存储，最后给kibana。

4、Filebeat

轻量级的开源日志文件数据搜集器。通常在需要采集数据的客户端安装 Filebeat，并指定目录与日志格式，Filebeat 就能快速收集数据，并发送给 logstash 进行解析，或是直接发给 Elasticsearch 存储，性能上相比运行于 JVM 上的 logstash 优势明显，是对它的替代。常应用于 EFLK 架构当中。

4.1 filebeat 结合 logstash 带来好处

通过 Logstash 具有基于磁盘的自适应缓冲系统，该系统将吸收传入的吞吐量，从而减轻 Elasticsearch 持续写入数据的压力
从其他数据源（例如数据库，S3对象存储或消息传递队列）中提取
将数据发送到多个目的地，例如S3，HDFS（Hadoop分布式文件系统）或写入文件使用条件数据流逻辑组成更复杂的处理管道

5、缓存/消息队列（redis、kafka、RabbitMQ等）

可以对高并发日志数据进行流量削峰和缓冲，这样的缓冲可以一定程度的保护数据不丢失，还可以对整个架构进行应用解耦。

6、Fluentd

Fluentd是一个流行的开源数据收集器。由于 logstash 太重量级的缺点，Logstash 性能低、资源消耗比较多等问题，随后就有 Fluentd 的出现。
相比较 logstash，Fluentd 更易用、资源消耗更少、性能更高，在数据处理上更高效可靠，受到企业欢迎，成为 logstash 的一种替代方案，常应用于 EFK 架构当中。在 Kubernetes 集群中也常使用 EFK 作为日志数据收集的方案。
在 Kubernetes 集群中一般是通过 DaemonSet 来运行 Fluentd，以便它在每个 Kubernetes 工作节点上都可以运行一个 Pod。它通过获取容器日志文件、过滤和转换日志数据，然后将数据传递到 Elasticsearch 集群，在该集群中对其进行索引和存储。

7、ELK日志服务器

提高安全性
集中存放日志
缺陷：对日志的分析困难

8、ELK日志处理步骤

将日志进行集中化管理
将日志格式化（Logstash）并输出到Elasticsearch
对格式化后的数据进行索引和存储（Elasticsearch）
前端数据的显示（Kibana）

二、为什么要使用ELK

日志主要包括系统日志、应用程序日志和安全日志。系统运维和开发人员可以通过日志了解服务器软硬件信息、检查配置过程中的错误及错误发生的原因。经常分析日志可以了解服务器的负荷，性能安全性，从而及时采取措施纠正错误。
往往单台机器的日志我们使用grep、awk等工具就能基本实现简单分析，但是当日志被分散的储存不同的设备上。如果你管理数十上百台服务器，你还在使用依次登录每台机器的传统方法查阅日志。这样是不是感觉很繁琐和效率低下。当务之急我们使用集中化的日志管理，例如：开源的syslog，将所有服务器上的日志收集汇总。集中化管理日志后，日志的统计和检索又成为一件比较麻烦的事情，一般我们使用 grep、awk和wc等Linux命令能实现检索和统计，但是对于要求更高的查询、排序和统计等要求和庞大的机器数量依然使用这样的方法难免有点力不从心。
一般大型系统是一个分布式部署的架构，不同的服务模块部署在不同的服务器上，问题出现时，大部分情况需要根据问题暴露的关键信息，定位到具体的服务器和服务模块，构建一套集中式日志系统，可以提高定位问题的效率。

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

首先，一共有三个组件，logstash负责日志收集，Elasticsearch用于日志存储和搜索，Kibana用于展示日志。

服务器通过TCP进行传输，Logstash组件进行日志收集(Logstash中：input（写入）、file beat（过滤）、output（输出）)，将日志存入message，通过logstash进行数据过滤处理，格式化，然后将数据传输给Elasticsearch，Elasticsearch进行全文索引和存储，最后给kibana，由Kibana通过Web进行日志的图形化展示并且提供搜索入口。

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。
Logstash 收集日志，将日志格式化并输出到 Elasticsearch 群集中。
Elasticsearch 对格式化后的数据进行索引和存储。
Kibana 从 ES 群集中查询数据生成图表，并进行前端数据的展示。

五、ELK日志分析系统集群部署的操作步骤

环境准备：

服务器类型	IP地址	需要安装的组件	硬件
Node1节点	192.168.160.70	Elasticsearch 、 Kibana	2核4G
Node2节点	192.168.160.80	Elasticsearch	2核4G
Apache节点	192.168.160.50	Logstash、Apache	2核4G

所有服务器关闭防火墙和SElinux

systemctl stop firewalld
setenforce 0

1、 ELK Elasticsearch 集群部署（在Node1、Node2节点上操作）

1.1 更改主机名、配置域名解析、查看Java环境

Node1节点：hostnamectl set-hostname node1
Node2节点：hostnamectl set-hostname node2
 
vim /etc/hosts
192.168.160.70 node1
192.168.160.82 node2
 
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)

1.2 部署 Elasticsearch 软件

（1）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

（2）加载系统服务

systemctl daemon-reload
systemctl enable elasticsearch.service

（3）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

（4）创建数据存放路径并授权

mkdir -p /data/elk_data
chown elasticsearch:elasticsearch /data/elk_data/

（5）启动elasticsearch是否成功开启

systemctl start elasticsearch.service
netstat -antp | grep 9200

上面的步骤均需要在node1 node2操作，这里只列举了Node1的配置，两者配置相同，只需将配置文件中的Node节点名称修改即可

（6）查看节点信息

浏览器访问 http://192.168.160.70:9200、http://192.168.160.80:9200查看节点 Node1、Node2 的信息。

浏览器访问 http://192.168.160.70:9200/cluster/health?pretty 、 http://192.168.160.80:9200/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://192.168.80:9200/cluster/state?pretty 检查群集状态信息。

#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。

查看node1和node2节点信息

检查群集状态信息

1.3 安装 Elasticsearch-head 插件

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 && make install

（2）安装 phantomjs

上传软件包 phantomjs-2.1.1-linux-x86_64.tar.bz2 到/opt下

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

（3）安装 Elasticsearch-head 数据可视化工具

（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
 
systemctl restart elasticsearch

（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。

（6）通过 Elasticsearch-head 查看 Elasticsearch 信息

（7）插入索引

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

2、 ELK 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。

2.1 更改主机名

hostnamectl set-hostname apache

2.2 安装Apahce服务（httpd）

yum -y install httpd
systemctl start httpd

2.3 安装Java环境

yum -y install java
java -version

2.4 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/

2.5 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{} }'
......
www.baidu.com
2022-12-08T11:02:50.052Z apache www.baidu.com
www.sina.com.cn
2022-12-08T11:03:09.176Z apache www.sina.com.cn
//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 } }'
......
www.baidu.com #键入内容（标准输入）
{
    "@timestamp" => 2022-12-08T11:05:25.541Z, #输出结果（处理后的结果）
      "@version" => "1",
          "host" => "apache",
       "message" => "www.baidu.com"
}

#使用 Logstash 将信息写入 Elasticsearch 中
logstash -e 'input { stdin{} } output { elasticsearch { hosts=>["192.168.160.70:9200"] } }'
输入  输出  对接
......
www.baidu.com   #键入内容（标准输入）
www.sina.com.cn #键入内容（标准输入）
www.google.com  #键入内容（标准输入）

结果不在标准输出显示，而是发送至 Elasticsearch 中，可浏览器访问 http://192.168.160.70:9100/ 查看索引信息和数据浏览。

2.6 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）。

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 => ["192.168.160.70:9200"] #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://192.168.160.70:9100/ 查看索引信息

3、 ELK Kiabana 部署（在 Node1 节点上操作）

3.1 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

3.2 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，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://192.168.160.70:9200"] 
--30--取消注释，设置在 elasticsearch 中添加.kibana索引
kibana.index: ".kibana"

3.3 启动 Kibana 服务

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

3.4 验证 Kibana

浏览器访问 http://192.168.160.70:5601
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

3.5 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 => ["192.168.160.70:9200"]
index => "apache_access-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
if [type] == "error" {
elasticsearch {
hosts => ["192.168.160.70:9200"]
index => "apache_error-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
}
 
cd /etc/logstash/conf.d/
/usr/share/logstash/bin/logstash -f apache_log.conf

3.6 验证kiabana

验证apache_access

验证apache_error

4、Filebeat+ELK 部署（接着上面实验做）

在 Node1 节点上操作

4.1 安装 Filebeat

上传软件包 filebeat-6.2.4-linux-x86_64.tar.gz 到/opt目录

tar zxvf filebeat-6.2.4-linux-x86_64.tar.gz
mv filebeat-6.2.4-linux-x86_64/ /usr/local/filebeat

4.2 设置 filebeat 的主配置文件

cd /usr/local/filebeat
 
vim filebeat.yml
filebeat.prospectors:
- type: log #指定 log 类型，从日志文件中读取消息
enabled: true
paths:
- /var/log/messages #指定监控的日志文件
- /var/log/*.log
fields: #可以使用 fields 配置选项设置一些参数字段添加到 output 中
service_name: filebeat
log_type: log
service_id: 192.168.160.70
 
--------------Elasticsearch output-------------------
(全部注释掉)
 
----------------Logstash output---------------------
output.logstash:
hosts: ["192.168.160.50:5044"] #指定 logstash 的 IP 和端口
 
#启动 filebeat
./filebeat -e -c filebeat.yml

4.3 在 Logstash 组件所在节点上新建一个 Logstash 配置文件

cd /etc/logstash/conf.d
 
vim logstash.conf
input {
beats {
port => "5044"
}
}
output {
elasticsearch {
hosts => ["192.168.160.70:9200"]
index => "%{[fields][service_name]}-%{+YYYY.MM.dd}"
}
stdout {
codec => rubydebug
}
}
 
#启动 logstash
logstash -f logstash.conf

先启动logstash在启动filebeat

4.4 浏览器访问测试

浏览器访问 http://192.168.160.70:5601 登录 Kibana

单击“Create Index Pattern”按钮添加索引“filebeat-*”，单击 “create” 按钮创建，单击 “Discover” 按钮可查看图表信息及日志信息。

posted @ 2022-12-08 21:07 龙Llong 阅读(106) 评论(0) 编辑收藏举报

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