ELK日志分析系统

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前言

日志分析是运维工程师解决系统故障，发现、定位问题的主要途径。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。

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一、为什么要使用ELK日志分析系统

通常，日志被分散的储存在不同的设备上。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，即繁琐又效率低下。为此，我们可以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，但是对于更高要求的查询、排序和统计等，再加上庞大的机器数量，使用这样的方法依然难免有点力不从心。
开源实时日志分析ELK平台能够完美的解决我们上述的问题，ELK由ElasticSearch、Logstash和Kiabana三个开源工具组成。
官方网站：https://www.elastic.co/products

• Elasticsearch是个开源分布式搜索引擎，它的特点有：分布式，零配置，自动发现，索引自动分片，索引副本（replicat）机制，restful风格接口，多数据源，自动搜索负载等。
• Logstash是一个完全开源的工具，它可以对你的日志进行收集、过滤，并将其存储，供以后使用（如，搜索）。
• Kibana 也是一个开源和免费的工具，Kibana可以为 Logstash 和 ElasticSearch 提供友好的日志分析Web 界面，
  可以帮助您汇总、分析和搜索重要数据日志。

日志处理步骤

1、将日志进行集中化管理
2、将日志格式化（Logstash）并输出到Elasticsearch
3、对格式化后的数据进行索引和存储（Elasticsearch）
4、前端数据的展示（Kibana）

二、ELK工作原理

【APPServer集群】→→【logstash Agent 采集器】→→【ElasticSearch Cluster】→→【Kibana Server】→→【Browser】
Logstash收集AppServer产生的Log，并存放到ElasticSearch集群中，而Kibana则从ES集群中查询数据生成图表，
再返回给Browser。简单来说，进行日志处理分析，一般需要经过以下几个步骤：
1、将日志进行集中化管理（beats）
beats包含四种工具：
Packetbeat（搜集网络流量数据）
Topbeat（搜集系统、进程和文件系统级别的 CPU 和内存使用情况等数据）
Filebeat（搜集文件数据）轻量级的工具（相较于logstash）
Winlogbeat（搜集 Windows 事件日志数据）
2、将日志格式化（logstash）
3、对格式化后的数据进行索引和存储（elasticsearch）
4、前端数据的展示（kibana）

Elasticsearch

Elasticsearch是一个基于Lucene的搜索服务器。它提供了一个分布式多用户能力的全文搜索引擎，基于RESTful web接口。
Elasticsearch是用Java开发的，并作为Apache许可条款下的开放源码发布，是第二流行的企业搜索引擎。设计用于云计算中，
能够达到实时搜索，稳定，可靠，快速，安装使用方便。

Elasticsearch的基础核心概念：

1、接近实时（NRT）
elasticsearch是一个接近实时的搜索平台，这意味着，从索引一个文档直到这个文档能够被搜索到有一个轻微的延迟（通常是1秒）

2、集群（cluster）
一个集群就是由一个或多个节点组成在一起，它们共同持有整个的数据，并一起提供索引和搜索功能（共享数据）。其中一个节点为主节点，
这个主节点是可以通过选举产生的，并提供跨节点的联合索引和搜索的功能。集群有一个唯一性标示的名字，默认是elasticsearch，
集群名字很重要，每个节点是基于集群名字加入到其集群中的。因此，确保在不同环境中使用不同的集群名字（server_id）。
一个集群可以只有一个节点。强烈建议在配置elasticsearch时，配置成集群模式。
es具有集群机制，节点通过集群名称加入到集群中，同时在集群中的节点会有一个自己的唯一身份标识（自己的名称）

3、节点（node）
节点就是一台单一的服务器，是集群的一部分，存储数据并参与集群的索引和搜索功能。像集群一样，节点也是通过名字来标识，
默认是在节点启动时随机分配的字符名。当然，你可以自己定义。该名字也很重要，在集群中用于识别服务器对应的节点。
节点可以通过指定集群名字来加入到集群中。默认情况，每个节点被设置成加入到elasticsearch集群。如果启动了多个节点，
假设能自动发现对方，他们将会自动组建一个名为elasticsearch的集群。

4、索引（index）
一个索引就是一个拥有几分相似特征的文档的集合。比如说，你可以有一个客户数据的索引，另一个产品目录的索引，还有一个订单数据的索引。
一个索引由一个名字来标识（必须全部是小写字母的），并且当我们要对对应于这个索引中的文档进行索引、搜索、更新和删除的时候，都要使用到这个名字。在一个集群中，如果你想，可以定义任意多的索引。

• 索引相对于关系型数据库的库。(mysql create database school;)

5、类型（type）
在一个索引中，你可以定义一种或多种类型。一个类型是你的索引的一个逻辑上的分类/分区，其语义完全由你来定。通常，会为具有一组共同字段的文档定义一个类型。比如说，我们假设你运营一个博客平台并且将你所有的数据存储到一个索引中。
在这个索引中，你可以为用户数据定义一个类型，为博客数据定义另一个类型，当然，也可以为评论数据定义另一个类型。

• 类型相对于关系型数据库的表

6、文档（document）
一个文档是一个可被索引的基础信息单元。比如，你可以拥有某一个客户的文档，某一个产品的一个文档，当然，也可以拥有某个订单的一个文档。文档以JSON（Javascript Object Notation）格式来表示，而JSON(yaml 和json)是一个到处存在的互联网数据交互格式。
在一个index/type里面，只要你想，你可以存储任意多的文档。注意，虽然一个文档在物理上位于一个索引中，实际上一个文档必须在一个索引内被索引和分配一个类型。

• 文档相对于关系型数据库的列。(MYSQL 字段)

7、分片和副本（shards & replicas）
阐述es做为搜索引擎为啥这么快

在实际情况下，索引存储的数据可能超过单个节点的硬件限制。如一个10亿文档需1TB空间可能不适合存储在单个节点的磁盘上，
或者从单个节点搜索请求太慢了。为了解决这个问题，elasticsearch提供将索引分成多个分片的功能。当在创建索引时，可以定义想要分片的数量。每一个分片就是一个全功能的独立的索引，可以位于集群中任何节点上。

• 分片的两个最主要原因：a. 水平分割扩展，增大存储量 b. 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。

为此，elasticsearch让我们将索引分片复制一份或多份，称之为分片副本或副本。

• 副本也有两个最主要原因：
  a. 高可用性，以应对分片或者节点故障。出于这个原因，分片副本要在不同的节点上。
  b. qps性能，增大吞吐量，搜索可以并行在所有副本上执行。

  总之，每个索引可以被分成多个分片。一个索引也可以被复制0次（意思是没有复制）或多次。一旦复制了，每个索引就有了主分片
  （作为复制源的原来的分片）和复制分片（主分片的拷贝）之别。分片和副本的数量可以在索引创建的时候指定。在索引创建的时候，
  你可以在任何时候动态地改变副本的数量，但是你事后不能改变分片的数量。
  默认情况下，Elasticsearch中的每个索引被分片5个主分片和1个副本，这意味着，如果你的集群中至少有两个节点，你的索引将会有5个主分片
  和另外5个副本分片（1个完全拷贝），这样的话每个索引总共就有10个分片。

Logstash

Logstash由JRuby语言编写，基于消息（message-based）的简单架构，并运行在Java虚拟机（JVM）上。不同于分离的代理端（agent）
或主机端（server），LogStash可配置单一的代理端（agent）与其它开源软件结合，以实现不同的功能。

Logstash的理念很简单，它只做3件事情：

• Collect：数据输入
• Enrich：数据加工，如过滤，改写等
• Transport：数据输出（被其他模块进行调用）

1、LogStash的主要组件:

• Shipper：日志收集者 。负责监控本地日志文件的变化，及时把日志文件的最新内容收集起来。通常，远程代理端（agent）只需要运行这个组件即可；

• Indexer：日志存储者。负责接收日志并写入到本地文件。

• Broker：日志Hub。负责连接多个Shipper和多个Indexer

• Search and Storage：允许对事件进行搜索和存储；

• Web Interface：基于Web的展示界面

正是由于以上组件在LogStash架构中可独立部署，才提供了更好的集群扩展性

2、LogStash主机分类：

• 代理主机（agent host）：作为事件的传递者（shipper），将各种日志数据发送至中心主机；只需运行Logstash 代理（agent）程序；

• 中心主机（central host）：可运行包括中间转发器（Broker）、索引器（Indexer）、搜索和存储器（Search and Storage）、
  Web界面端（Web Interface）在内的各个组件，以实现对日志数据的接收、处理和存储

面试题:LogStash 过滤的是什么？如何进行过滤？

zk + kafka + EL/FK 组合

Kibana

Kibana是一个针对Elasticsearch的开源分析及可视化平台，用来搜索、查看交互存储在Elasticsearch索引中的数据。
使用Kibana，可以通过各种图表进行高级数据分析及展示。Kibana让海量数据更容易理解。它操作简单，基于浏览器的用户界面
可以快速创建仪表板（dashboard）实时显示Elasticsearch查询动态。设置Kibana非常简单。无需编写代码，几分钟内就可以
完成Kibana安装并启动Elasticsearch索引监测。

主要功能：
1、Elasticsearch无缝之集成。Kibana架构为Elasticsearch定制，可以将任何结构化和非结构化数据加入Elasticsearch索引。
Kibana还充分利用了Elasticsearch强大的搜索和分析功能。

2、整合你的数据。Kibana能够更好地处理海量数据，并据此创建柱形图、折线图、散点图、直方图、饼图和地图（???）。

3、复杂数据分析。Kibana提升了Elasticsearch分析能力，能够更加智能地分析数据，执行数学转换并且根据要求对数据切割分块。

4、让更多团队成员受益。强大的数据库可视化接口让各业务岗位都能够从数据集合受益。

5、接口灵活，分享更容易。使用Kibana可以更加方便地创建、保存、分享数据，并将可视化数据快速交流。

6、配置简单。Kibana的配置和启用非常简单，用户体验非常友好。Kibana自带Web服务器，可以快速启动运行。

7、可视化多数据源。Kibana可以非常方便地把来自Logstash、ES-Hadoop、Beats或第三方技术的数据整合到Elasticsearch，支持的第三方技术包括Apache Flume、Fluentd（作为一套收集容器日志的采集器）等。

8、简单数据导出。Kibana可以方便地导出感兴趣的数据，与其它数据集合并融合后快速建模分析，直观的发现新结果。

配置ELK日志分析系统

配置和安装ELK日志分析系统，安装集群方式，2个elasticsearch节点，并监控apache服务器日志

主机	操作系统	主机名	IP地址	主要软件
服务器	Centos7.4	node1	192.168.32.10	Elasticsearch Kibana
服务器	Centos7.4	node2	192.168.32.20	Elasticsearch
服务器	Centos7.4	apache	192.168.32.30	Logstash Apache

配置elasticsearch环境

登录192.168.32.10 更改主机名 配置域名解析 查看Java环境

vim /etc/hosts
192.168.32.10 node1
192.168.32.20 node2
192.168.32.30 httpd

java -version

安装 JDK
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm
#查看当前系统环境下java版本
java -version

#设置JDK的环境变量

vim /etc/profile.d/java.sh
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

加载生效、查看版本
source /etc/profile.d/java.sh
java -version

登录192.168.32.20 更改主机名 配置域名解析 查看Java环境

vim /etc/hosts
192.168.32.10 node1
192.168.32.20 node2
192.168.32.30 httpd

安装 JDK
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm
查看当前系统环境下java版本
java -version

设置JDK的环境变量

vim /etc/profile.d/java.sh

export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

加载生效、查看版本
source /etc/profile.d/java.sh
java -version

部署elasticsearch软件

登录192.168.32.10

1、安装elasticsearch—rpm包
上传elasticsearch-5.5.0.rpm到/opt目录下
rpm -ivh elasticsearch-5.5.0.rpm

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

3、更改elasticsearch主配置文件
cp /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml.bak
vim /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml
17/ cluster.name: my-elk-cluster ####集群名字
23/ node.name: node1 ####节点名字
33/ path.data: /data/elk_data ####数据存放路径
37/ path.logs: /var/log/elasticsearch/ ####日志存放路径
43/ bootstrap.memory_lock: false ####不在启动的时候锁定内存（前端缓存。与IOPS-性能测试方式，每秒读写次数相关）
55/ network.host: 0.0.0.0 ####提供服务绑定的IP地址，0.0.0.0代表所有地址
59/ http.port: 9200 ####侦听端口为9200
68/ discovery.zen.ping.unicast.hosts: [“node1”, “node2”] ####集群发现通过单播实现


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
PS：需要等待一段时间让他启动，可以直接看日志：tail -f /var/log/elasticsearch/elas-cluster.log
netstat -antp |grep 9200

6、查看节点信息 用真机192.168.32.1 的浏览器打开 http://192.168.32.10:9200 有文件打开 下面是节点的信息

登录192.168.32.20

1、安装elasticsearch—rpm包
上传elasticsearch-5.5.0.rpm到/opt目录下
rpm -ivh elasticsearch-5.5.0.rpm

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

3、更改elasticsearch主配置文件
cp /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml.bak
vim /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml

17/ cluster.name: my-elk-cluster ####集群名字
23/ node.name: node2 ####节点名字
33/ path.data: /data/elk_data ####数据存放路径
37/ path.logs: /var/log/elasticsearch/ ####数据存放路径
43/ bootstrap.memory_lock: false ####不在启动的时候锁定内存
55/ network.host: 0.0.0.0 ####提供服务绑定的IP地址，0.0.0.0代表所有地址
59/ http.port: 9200 ####侦听端口为9200
68/ discovery.zen.ping.unicast.hosts: [“node1”, “node2”] ####集群发现通过单播实现


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

6、查看节点信息 用真机192.168.32.1 的浏览器打开 http://192.168.32.20:9200 有文件打开 下面是节点的信息

集群检查健康和状态

在真机浏览器192.168.32.1 打开 http://192.168.32.20:9200/_cluster/health?pretty ###检查群集健康情况

在真机浏览器192.168.32.1 打开 http://192.168.32.10:9200/_cluster/state?pretty ###检查群集状态信息

安装elasticsearch-head插件

上述查看集群的方式，及其不方便，我们可以通过安装elasticsearch-head插件后，来管理集群

登录192.168.32.10 node1主机

上传node-v8.2.1.tar.gz到/opt
yum install gcc gcc-c++ make -y
编译安装node组件依赖包##耗时比较长 47分钟
cd /opt
tar xzvf node-v8.2.1.tar.gz
cd node-v8.2.1/
./configure
make -j3
make install

安装phantomjs 前端框架

上传软件包到/usr/local/src/
cd /usr/local/src/
tar xjvf phantomjs-2.1.1-linux-x86_64.tar.bz2
cd phantomjs-2.1.1-linux-x86_64/bin
cp phantomjs /usr/local/bin

安装elasticsearch-head 数据可视化工具

cd /usr/local/src/
tar xzvf elasticsearch-head.tar.gz
cd elasticsearch-head/
npm install

修改主配置文件

cd ~
vim /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml ####下面配置文件，插末尾##

http.cors.enabled: true ##开启跨域访问支持，默认为false
http.cors.allow-origin: “*” ## 跨域访问允许的域名地址

systemctl restart elasticsearch

启动elasticsearch-head 启动服务器

cd /usr/local/src/elasticsearch-head/
npm run start & ####切换到后台运行

netstat -lnupt |grep 9100
netstat -lnupt |grep 9200

登录192.168.32.20 node2主机

上传node-v8.2.1.tar.gz到/opt
编译安装node组件依赖包
yum install gcc gcc-c++ make -y

cd /opt
tar xzvf node-v8.2.1.tar.gz
cd node-v8.2.1/
./configure
make -j3
make install

安装phantomjs

上传软件包到/usr/local/src/
cd /usr/local/src/
tar xjvf phantomjs-2.1.1-linux-x86_64.tar.bz2
cd phantomjs-2.1.1-linux-x86_64/bin
cp phantomjs /usr/local/bin

安装elasticsearch-head

cd /usr/local/src/
tar xzvf elasticsearch-head.tar.gz
cd elasticsearch-head/
npm install

修改主配置文件

cd ~
vim /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml ####下面配置文件，插末尾##
http.cors.enabled: true
http.cors.allow-origin: “*”

systemctl restart elasticsearch

启动elasticsearch-head 启动服务器

cd /usr/local/src/elasticsearch-head/
npm run start & ####切换到后台运行

netstat -lnupt |grep 9100
netstat -lnupt |grep 9200

真机上打开浏览器输入http://192.168.32.10:9100/

在Elasticsearch 后面的栏目中输入http://192.168.32.20:9200

真机上打开浏览器输入http://192.168.32.20:9100/

在Elasticsearch 后面的栏目中输入http://192.168.32.20:9200

登录192.168.32.10 node1主机

索引为index-demo,类型为test,可以看到成功创建
curl -XPUT ‘localhost:9200/index-demo/test/1?pretty&pretty’ -H ‘content-Type: application/json’ -d ‘{“user”:“zhangsan”,“mesg”:“hello world”}’

在192.168.32.1 打开浏览器输入http://192.168.32.10:9100/ 查看索引信息

• 上面图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, 相关的信息

安装logstash并做一些日志搜集输出到elasticsearch中

登录主机192.168.32.30
关闭防火墙关闭核心防护

1、安装Apahce服务（httpd）
yum -y install httpd
systemctl start httpd

2、安装Java环境
java -version

3、安装logstash
上传logstash-5.5.1.rpm到/opt目录下
cd /opt
rpm -ivh logstash-5.5.1.rpm ##安装logstash
systemctl start logstash.service ##启动logstash
systemctl enable logstash.service
ln -s /usr/share/logstash/bin/logstash /usr/local/bin/ ##建立logstash软连接

4、logstash（Apache）与elasticsearch（node）功能是否正常，做对接测试####
Logstash这个命令测试
字段描述解释：
● -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
● -e 后面跟着字符串 该字符串可以被当做logstash的配置（如果是” ”,则默认使用stdin做为输入、stdout作为输出）
● -t 测试配置文件是否正确，然后退出

5、输入采用标准输入 输出采用标准输出—登录192.168.32.30 在Apache服务器上
logstash agent
① input
② filter
③ output
logstash -e ‘input { stdin{} } output { stdout{} }’

6、使用rubydebug显示详细输出，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=>[“192.168.32.10:9200”] } }’

7、登录192.168.32.1 真机
打开浏览器 输入http://192.168.32.10:9100/ 查看索引信息###
多出 logstash-2022.10.10

点击数浏览查看响应的内容

登录192.168.32.30 Apache主机 做对接配置

logstash配置文件

Logstash配置文件主要由三部分组成：input、output、filter（根据需要）
chmod o+r /var/log/messages
ll /var/log/messages

配置文件中定义的是收集系统日志（system）

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 => [“192.168.32.10:9200”] #指定elasticsearch服务器的地址和端
index => “system-%{+YYYY.MM.dd}” #指定输出到elasticsearch的索引格式
}
}

systemctl restart logstash.service

登录192.168.32.1 真机

打开浏览器 输入http://192.168.32.10:9100/ 查看索引信息
多出 system

登录192.168.32.10 node1主机

在node1主机安装kibana
上传kibana-5.5.1-x86_64.rpm 到/usr/local/src目录
cd /usr/local/src/
rpm -ivh kibana-5.5.1-x86_64.rpm
cd /etc/kibana/
cp kibana.yml kibana.yml.bak

vim kibana.yml
2/ server.port: 5601 #### kibana打开的端口
7/ server.host: “0.0.0.0” ####kibana侦听的地址
21/ elasticsearch.url: “http://192.168.226.128:9200” ###和elasticsearch建立联系
30/ kibana.index: “.kibana” ####在elasticsearch中添加.kibana索引

systemctl start kibana.service ###启动kibana服务
systemctl enable kibana.service ###开机启动kibana服务

登录192.168.32.1真机

使用浏览器输入192.168.32.10:5601

首次登录创建一个索引 名字：system-*  ##这是对接系统日志文件
Index name or pattern   ###下面输入system-*

然后点最下面的出面的create 按钮创建

然后点最左上角的Discover按钮 会发现system-*信息

然后点下面的host旁边的add 会发现右面的图只有 Time 和host 选项了 这个比较友好

对接Apache主机的Apache 日志文件（访问的、错误的）

cd /etc/logstash/conf.d/
touch apache_log.conf
vim 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 => ["192.168.32.10:9200"]
          index => "apache_access-%{+YYYY.MM.dd}"
          }
        }
        if [type] == "error" {
        elasticsearch {
          hosts => ["192.168.32.10:9200"]
          index => "apache_error-%{+YYYY.MM.dd}"
          }
        }
        }

/usr/share/logstash/bin/logstash -f apache_log.conf

登录192.168.32.1

打开输入http://192.168.32.30
打开浏览器 输入http://192.168.32.10:9100/ 查看索引信息###
能发现
apache_error-2019.04.16 apache_access-2019.04.16

打开浏览器 输入http://192.168.32.10:5601

点击左下角有个management选项—index patterns—create index pattern

----分别创建apache_error-*   和     apache_access-* 的索引