在排查线上异常的过程中,查询日志总是必不可缺的一部分。现今大多采用的微服务架构,日志被分散在不同的机器上,使得日志的查询变得异常困难。工欲善其事,必先利其器。如果此时有一个统一的实时日志分析平台,那可谓是雪中送碳,必定能够提高我们排查线上问题的效率。本文带您了解一下开源的实时日志分析平台 ELK 的搭建及使用。
ELK 是一个开源的实时日志分析平台,它主要由 Elasticsearch、Logstash 和 Kiabana 三部分组成。
Logstash 主要用于收集服务器日志,它是一个开源数据收集引擎,具有实时管道功能。Logstash 可以动态地将来自不同数据源的数据统一起来,并将数据标准化到您所选择的目的地。
Logstash 收集数据的过程主要分为以下三个部分:
Elasticsearch (ES)是一个分布式的 Restful 风格的搜索和数据分析引擎,它具有以下特点:
Kibana 可以使海量数据通俗易懂。它很简单,基于浏览器的界面便于您快速创建和分享动态数据仪表板来追踪 Elasticsearch 的实时数据变化。其搭建过程也十分简单,您可以分分钟完成 Kibana 的安装并开始探索 Elasticsearch 的索引数据 — 没有代码、不需要额外的基础设施。
对于以上三个组件在 《ELK 协议栈介绍及体系结构》 一文中有具体介绍,这里不再赘述。
在 ELK 中,三大组件的大概工作流程如下图所示,由 Logstash 从各个服务中采集日志并存放至 Elasticsearch 中,然后再由 Kiabana 从 Elasticsearch 中查询日志并展示给终端用户。
通常情况下我们的服务都部署在不同的服务器上,那么如何从多台服务器上收集日志信息就是一个关键点了。本篇文章中提供的解决方案如下图所示:
如上图所示,整个 ELK 的运行流程如下:
通过这张图,相信您已经大致清楚了我们将要搭建的 ELK 平台的工作流程,以及所需组件。下面就让我们一起开始搭建起来吧。
本节主要介绍搭建 ELK 日志平台,包括安装 Indexer 角色的 Logstash,Elasticsearch 以及 Kibana 三个组件。完成本小节,您需要做如下准备:
tar -xzvf logstash-7.3.0.tar.gz
简单用例测试,进入到解压目录,并启动一个将控制台输入输出到控制台的管道。
cd logstash-7.3.0
elk@elk:~/elk/logstash-7.3.0$ bin/logstash -e 'input { stdin {} } output { { stdout {} } }' 看到如下日志就意味着 Logstash 启动成功。
Hello Logstash ,看到如下效果代表 Logstash 安装成功。 Hello Logstash
{
"@timestamp" => 2019-08-10T16:11:10.040Z,
"host" => "elk",
"@version" => "1",
"message" => "Hello Logstash"
} tar -xzvf elasticsearch-7.3.0-linux-x86_64.tar.gz
启动 Elasticsearch:
cd elasticsearch-7.3.0/ bin/elasticsearch
在启动 Elasticsearch 的过程中我遇到了两个问题在这里列举一下,方便大家排查。
问题一:内存过小,如果您的机器内存小于 Elasticsearch 设置的值,就会报下图所示的错误。解决方案是,修改 elasticsearch-7.3.0/config/jvm.options 文件中的如下配置为适合自己机器的内存大小,若修改后还是报这个错误,可重新连接服务器再试一次。
问题二,如果您是以 root 用户启动的话,就会报下图所示的错误。解决方案自然就是添加一个新用户启动 Elasticsearch,至于添加新用户的方法网上有很多,这里就不再赘述。
curl http://localhost:9200 命令,如果出现如下结果,则代表 Elasticsearch 安装成功。 elk@elk:~$ curl http://localhost:9200
{
"name" : "elk",
"cluster_name" : "elasticsearch",
"cluster_uuid" : "hqp4Aad0T2Gcd4QyiHASmA",
"version" : {
"number" : "7.3.0",
"build_flavor" : "default",
"build_type" : "tar",
"build_hash" : "de777fa",
"build_date" : "2019-07-24T18:30:11.767338Z",
"build_snapshot" : false,
"lucene_version" : "8.1.0",
"minimum_wire_compatibility_version" : "6.8.0",
"minimum_index_compatibility_version" : "6.0.0-beta1"
},
"tagline" : "You Know, for Search"
} tar -xzvf kibana-7.3.0-linux-x86_64.tar.gz
config/kibana.yml ,主要指定 Elasticsearch 的信息。 #Elasticsearch主机地址 elasticsearch.hosts: "http://ip:9200" # 允许远程访问 server.host: "0.0.0.0" # Elasticsearch用户名 这里其实就是我在服务器启动Elasticsearch的用户名 elasticsearch.username: "es" # Elasticsearch鉴权密码 这里其实就是我在服务器启动Elasticsearch的密码 elasticsearch.password: "es"
cd kibana-7.3.0-linux-x86_64/bin ./kibana
http://ip:5601 ,若出现以下界面,则表示 Kibana 安装成功。
ELK 日志平台安装完成后,下面我们就将通过具体的例子来看下如何使用 ELK,下文将分别介绍如何将 Spring Boot 日志和 Nginx 日志交由 ELK 分析。
首先我们需要创建一个 Spring Boot 的项目,之前我写过一篇文章介绍 如何使用 AOP 来统一处理 Spring Boot 的 Web 日志 ,本文的 Spring Boot 项目就建立在这篇文章的基础之上,源码可以 点击这里 获取。
resources 目录下创建 spring-logback.xml 配置文件。 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration debug="false">
<contextName>Logback For demo Mobile</contextName>
<property name="LOG_HOME" value="/log" />
<springProperty scope="context" name="appName" source="spring.application.name"
defaultValue="localhost" />
...
<appender name="ROLLING_FILE" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
...
<encoder class="ch.qos.logback.classic.encoder.PatternLayoutEncoder">
<pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{25} ${appName} -%msg%n</pattern>
</encoder>
...
</appender>
...
</configuration> 以上内容省略了很多内容,您可以在源码中获取。在上面的配置中我们定义了一个名为 ROLLING_FILE 的 Appender 往日志文件中输出指定格式的日志。而上面的 pattern 标签正是具体日志格式的配置,通过上面的配置,我们指定输出了时间、线程、日志级别、logger(通常为日志打印所在类的全路径)以及服务名称等信息。
# 打包命令 mvn package -Dmaven.test.skip=true # 部署命令 java -jar sb-elk-start-0.0.1-SNAPSHOT.jar
logback 配置文件中我将日志存放在 /log/sb-log.log 文件中,执行 more /log/sb-log.log 命令,出现以下结果表示部署成功。
Spring Boot 项目部署成功之后,我们还需要在当前部署的机器上安装并配置 Shipper 角色的 Logstash。Logstash 的安装过程在 ELK 平台搭建小节中已有提到,这里不再赘述。安装完成后,我们需要编写 Logstash 的配置文件,以支持从日志文件中收集日志并输出到 Redis 消息管道中,Shipper 的配置如下所示。
input {
file {
path => [
# 这里填写需要监控的文件
"/log/sb-log.log"
]
}
}
output {
# 输出到redis
redis {
host => "10.140.45.190" # redis主机地址
port => 6379 # redis端口号
db => 8 # redis数据库编号
data_type => "channel" # 使用发布/订阅模式
key => "logstash_list_0" # 发布通道名称
}
}
其实 Logstash 的配置是与前面提到的 Logstash 管道中的三个部分(输入、过滤器、输出)一一对应的,只不过这里我们不需要过滤器所以就没有写出来。上面配置中 Input 使用的数据源是文件类型的,只需要配置上需要收集的本机日志文件路径即可。Output 描述数据如何输出,这里配置的是输出到 Redis。
Redis 的配置 data_type 可选值有 channel 和 list 两个。 channel 是 Redis 的发布/订阅通信模式,而 list 是 Redis 的队列数据结构,两者都可以用来实现系统间有序的消息异步通信。 channel 相比 list 的好处是,解除了发布者和订阅者之间的耦合。举个例子,一个 Indexer 在持续读取 Redis 中的记录,现在想加入第二个 Indexer,如果使用 list ,就会出现上一条记录被第一个 Indexer 取走,而下一条记录被第二个 Indexer 取走的情况,两个 Indexer 之间产生了竞争,导致任何一方都没有读到完整的日志。 channel 就可以避免这种情况。这里 Shipper 角色的配置文件和下面将要提到的 Indexer 角色的配置文件中都使用了 channel 。
配置好 Shipper 角色的 Logstash 后,我们还需要配置 Indexer 角色 Logstash 以支持从 Redis 接收日志数据,并通过过滤器解析后存储到 Elasticsearch 中,其配置内容如下所示。
input {
redis {
host => "192.168.142.131" # redis主机地址
port => 6379 # redis端口号
db => 8 # redis数据库编号
data_type => "channel" # 使用发布/订阅模式
key => "sb-logback" # 发布通道名称
}
}
filter {
#定义数据的格式
grok {
match => { "message" => "%{TIMESTAMP_ISO8601:time} /[%{NOTSPACE:threadName}/] %{LOGLEVEL:level} %{DATA:logger} %{NOTSPACE:applicationName} -(?:.*=%{NUMBER:timetaken}ms|)"}
}
}
output {
stdout {}
elasticsearch {
hosts => "localhost:9200"
index => "logback"
}
}
与 Shipper 不同的是,Indexer 的管道中我们定义了过滤器,也正是在这里将日志解析成结构化的数据。下面是我截取的一条 logback 的日志内容:
2019-08-11 18:01:31.602 [http-nio-8080-exec-2] INFO c.i.s.aop.WebLogAspect sb-elk -接口日志
POST请求测试接口结束调用:耗时=11ms,result=BaseResponse{code=10000, message='操作成功'}
在 Filter 中我们使用 Grok 插件从上面这条日志中解析出了时间、线程名称、Logger、服务名称以及接口耗时几个字段。Grok 又是如何工作的呢?
message 字段是 Logstash 存放收集到的数据的字段, match = {"message" => ...} 代表是对日志内容做处理。 TIMESTAMP_ISO8601 、 NOTSPACE 等都是 Grok 内置的 patterns ,具体 Grok 中内置了哪些 patterns 可以 点击这里查看 。 经过上面的步骤,我们已经完成了整个 ELK 平台的搭建以及 Spring Boot 项目的接入。下面我们按照以下步骤执行一些操作来看下效果。
# 进入到 Logstash 的解压目录,然后执行下面的命令
bin/logstash -f indexer-logstash.conf # 进入到 Logstash 的解压目录,然后执行下面的命令
bin/logstash -f shipper-logstash.conf http://ip:5601 ,打开 Kibana 的 Web 界面,并且如下图所示添加 logback 索引。
logback 索引,就可以看到日志数据了,如下图所示。
相信通过上面的步骤您已经成功的搭建起了自己的 ELK 实时日志平台,并且接入了 Logback 类型的日志。但是实际场景下,几乎不可能只有一种类型的日志,下面我们就再在上面步骤的基础之上接入 Nginx 的日志。当然这一步的前提是我们需要在服务器上安装 Nginx,具体的安装过程网上有很多介绍,这里不再赘述。查看 Nginx 的日志如下(Nginx 的访问日志默认在 /var/log/nginx/access.log 文件中)。
192.168.142.1 - - [17/Aug/2019:21:31:43 +0800] "GET /weblog/get-test?name=elk HTTP/1.1" 200 3 "http://192.168.142.131/swagger-ui.html" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/76.0.3809.100 Safari/537.36"
同样,我们需要为此日志编写一个 Grok 解析规则,如下所示:
%{IPV4:ip} /- /- /[%{HTTPDATE:time}/] "%{NOTSPACE:method} %{DATA:requestUrl}
HTTP/%{NUMBER:httpVersion}" %{NUMBER:httpStatus} %{NUMBER:bytes}
"%{DATA:referer}" "%{DATA:agent}"
完成上面这些之后的关键点是 Indexer 类型的 Logstash 需要支持两种类型的输入、过滤器以及输出,如何支持呢?首先需要给输入指定类型,然后再根据不同的输入类型走不同的过滤器和输出,如下所示(篇幅原因,配置文件在此没有全部展示,可以 点击此处获取 )。
input {
redis {
type => "logback"
...
}
redis {
type => "nginx"
...
}
}
filter {
if [type] == "logback" {
...
}
if [type] == "nginx" {
...
}
}
output {
if [type] == "logback" {
...
}
if [type] == "nginx" {
...
}
}
我的 Nginx 与 Spring Boot 项目部署在同一台机器上,所以还需修改 Shipper 类型的 Logstash 的配置以支持两种类型的日志输入和输出,其配置文件的内容可 点击这里获取 。以上配置完成后,我们按照章节中的步骤,启动 ELK 平台、Shipper 角色的 Logstash、Nginx 以及 Spring Boot 项目,然后在 Kibana 上添加 Nignx 索引后就可同时查看 Spring Boot 和 Nginx 的日志了,如下图所示。
在上面的步骤中,ELK 的启动过程是我们一个一个的去执行三大组件的启动命令的。而且还是在前台启动的,意味着如果我们关闭会话窗口,该组件就会停止导致整个 ELK 平台无法使用,这在实际工作过程中是不现实的,我们剩下的问题就在于如何使 ELK 在后台运行。根据 《Logstash 最佳实践》 一书的推荐,我们将使用 Supervisor 来管理 ELK 的启停。首先我们需要安装 Supervisor,在 Ubuntu 上执行 apt-get install supervisor 即可。安装成功后,我们还需要在 Supervisor 的配置文件中配置 ELK 三大组件(其配置文件默认为 /etc/supervisor/supervisord.conf 文件)。
[program:elasticsearch] environment=JAVA_HOME="/usr/java/jdk1.8.0_221/" directory=/home/elk/elk/elasticsearch user=elk command=/home/elk/elk/elasticsearch/bin/elasticsearch [program:logstash] environment=JAVA_HOME="/usr/java/jdk1.8.0_221/" directory=/home/elk/elk/logstash user=elk command=/home/elk/elk/logstash/bin/logstash -f /home/elk/elk/logstash/indexer-logstash.conf [program:kibana] environment=LS_HEAP_SIZE=5000m directory=/home/elk/elk/kibana user=elk command=/home/elk/elk/kibana/bin/kibana
按照以上内容配置完成后,执行 sudo supervisorctl reload 即可完成整个 ELK 的启动,而且其默认是开机自启。当然,我们也可以使用 sudo supervisorctl start/stop [program_name] 来管理单独的应用。
在本教程中,我们主要了解了什么是 ELK,然后通过实际操作和大家一起搭建了一个 ELK 日志分析平台,并且接入了 Logback 和 Nginx 两种日志。文中所涉及到的源代码以及 Logstash 的配置文件您都可以 在 Github 上找到 。如果您想对本教程做补充的话欢迎发邮件(gancy.programmer@gmail.com)给我或者直接在 Github 上提交 Pull Request。