OSSIM中分布式消息队列应用

                   OSSIM中分布式消息队列应用

 

1. 消息队列处理

企业日志数量正在以指数级形式高速增长，日志数据的具有海量、多样、异构等特点，基于传统的单一节点混合式安装的OSSIM平台（指OSSIM 4.4及以下系统），无法满足海量日志分析要求。在OSSIM 4.4以后的系统中增加了中间件RabbitMQ，可通过RabbitMQ将系统中各组件解除耦合，避免了系统中运行模块的影响（例如MySQL的写操作等），这样设计可实现分布式日志分析平台的要求。

在网络出现故障前或故障过程中，各种设备和服务器会发送大量日志到日志服务器，在原先的设计中，这样的日志会直接写入数据库或者/var/log的某个文件中，在故障状态下的高并发情形下，会对数据库服务器造成巨大的压力，这是在进行日志查询操作时，变得相应延迟加剧，很容易就超过了系统的最大负载。

如图1-42中所示为早期日志收集的方案，在图中PHP脚本从数据库中读取数据的典型流程，此图包括打开数据库连接、运行任意SQL和语句、读取SQL语句找到的结果、关闭数据库连接，最后在HTML页面上将所或内容显示给用户。
 

上述实例中，每个步骤都存在瓶颈，数据库可能未调整为最佳运行状态，SQL语句使用的数据表可能未被优化，其中还有很多需要管理员注意的地方。如果没有缓存，用户在每次请求PHP脚本时都会碰到问题，每次都会导致性能降低。如果使用缓存来存储SQL语句的结果，这种性能的损耗将不复存在。

如何解决这种问题呢，在OSSIM中采用异步操作的方式，其核心思想就是消息队列(在OSSIM系统中，消息（Message）是由通信的双方所需要传递的日志消息)，通过消息队列，将短时间高并发产生的日志消息，存储在消息队列中，从而削平高峰期的并发事务，这样可以有效抵御大量涌入的日志，对单机数据库系统的冲击，也就相对改善数据库系统性能。

以OSSIM中的SIEM事件存储来说明问题，设备将日志发送到Sensor，经过归一化处理之后发往OSSIM Server，关联引擎在对其继续加工，会同时将数个任务收集事件写到数据库，因此数据库写入量很大，当同时查询时并发操作将严重占用有限的I/O通道。

由于关联引擎的业务逻辑的处理比较复杂，往往MySQL数据库的写操作量更大，所以在OSSIM4.0之前系统中没有采用消息队列时，大负荷时往往系统响应迟缓。

但OSSIM 4.4 之后采用消息队列的思想，重构了系统之后，加入了消息队列服务器，结构如图1-43所示。
 

消息队列服务器中有一个进程单独对消息队列进行处理，首先判断消息队列中是否有待处理的消息，如果有的话，那么将其取出，并进行相应地处理。消息队列处理流程如图1-44所示，就这样通过消息队列将高并发用户请求进行异步操作，然后逐一对消息队列中进行出队同步操作，也避免了并发控制的难题。

消息队列只是解决并发问题的其中一种方式，在OSSIM中往往需要结合多种不同的技术方式来共同解决，比如负载均衡、反向代理等方案。这里，虽然以异常日志为例，但是"麻雀虽小五脏俱全"，日志写入文件的高并发操作也同样适用于数据库的高并发，所以研究该案例具有一定指导意义。

2  RabbitMQ

RabbitMQ是实现AMQP（高级消息队列协议）消息中间件的一种，它是消息中间件的开发标准，与平台无关，现用于OSSIM分布式系统中存储转发消息，其工作原理如图1-45所示。
 

为什么要使用RabbitMQ？在高并发情况下RabbitMQ在处理发送和接收请求时响应非常快速，而且对其性能调优后，系统响应速度还会有所提高。RabbitMQ使用Erlang编写的AMQP 服务器，而AMQP基于客户端/代理模式。

在大数据日志分析应用中，我们常将OSSIM做成集群模式，因为这样可以使用RabbitMQ的集群功能。另外，RabbitMQ中集群中有两种节点，内存节点与磁盘节。对于每个Rabbitmq 节点，根据日志种类建立相应的队列，并且根据日志种类的名称建立exchange的key值，后面再介绍。RabbitMQ通讯端口为5672。

OSSIM中我们通过以下命令查看。
 

#netstat -na |grep 55672  tcp 0  0  127.0.0.1:52667     127.0.0.1:5672   ESTABLISHED

RabbitMQ环境变量的配置文件位于/etc/rabbitmq/rabbitmq-env.conf，使用时需要查询Rabbitmq状态命令，方法如下:
 

#rabbitmq-server alienvault     \\这里的alienvault代表Ossim Server的主机名称

此时，能显示rabbitmq的端口、节点名称和主目录（/var/lib/rabbitmq）。

永远不要用kill命令直接停止RabbitMQ服务器，而应该采用rabbitmqctl命令（这样可以将数据同步保存到磁盘，然后关闭服务）：
 

＃rabbitmqctl stop

3 选择Key/Value存储

早期OSSIM版本中依然是采用Mysql+memcache的架构存储数据，由于存在性能和一致性问题，在OSSIM4.4后续版本中引入Redis作为队列处理服务器，有读者会问为什么选用Key/Value存储？从SIEM收集业务角度出发，无论日志还是安全事件都属于非结构化数据，在日志关联分析时，非结构化的数据量会大大超过结构化数据，这些数据之间存在关联，如果将这些数据直接存入数据库，那么对数据库访问频率将增加，由于单个表行数的猛增，对表的访问行数成比例增加，在多个表之间的数据调用将会产生大量的计算，足以将任何一个数据分析系统压垮。

在分析Ossim系统各集成开源工具中发现系统没有进行持久化，如果RabbitMQ服务器重启会导致消息丢失，所以采用Redis Server来解决这些问题，Redis是一个Key/Value的NoSQL数据库，Redis作为缓存服务器，数据存储在内存，所以速度比MySQL要快得多，尤其在OSSIM的Web UI中很多的排行榜应用、取出TOP 10的操作、包括各种仪表盘、计算器应用、SIEM控制台的Uniq操作、获取某段时间所有数据的列表、取最新的TOP N操作，包括在分布式日志收集系统中消息队列的处理，这些都要用到Redis服务。
 

 

 更多有关OSSIM内容，请参考《开源安全运维平台-OSSIM最佳实践》一书。

 注：以上为样章内容，最终效果以书中文字为准。