ELK日志分析系统+ELFK(Filebeat)

本章结构：

1、ELK日志分析系统简介

2、Elasticsearch介绍（简称ES）

3、Logstash介绍

4、Kibana介绍

5、实验，ELK部署

一、ELK日志分析系统简介

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。 可以提高安全性，集中存放日志，完成更强大的用户对日志的查询、排序、统计需求。

缺点：对日志的分析困难

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)并输入到ES

3、对格式化后的数据进行索引和存储(ES对存储数据的类型进行分类) 

4、前端数据的展示(Kibana)

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。

二、Elasticsearch

提供一个分布式多用户能力的全文搜索引擎

1、Elasticsearch核心概念

接近时实（NRT）

• 搜索速度非常的快，轻微的延迟。

集群（cluster）

• 将一个或多个节点组织在一起，组成一个cluster集群。
• 集群有一个唯一标志的名字，默认Elasticasearch，每个节点基于集群名字加入到集群中，且在集群中使用自己的名字来身份标识。

节点（node）

• 每一个节点就是一台单台服务器。

索引（index）

• 一个索引由一个名字来标识（必须全部是小写字母），并且当我们要多对应这个索引中的文档进行索引、更新、删除的时候，都要使用到这个名字。

类型（type）

• 在一个索引中，你可以定义一个或多种类型。
• 比如：当我们存储一个购物平台的数据时，可以定义一个用户数据类型，产品数据类型等。

文档（document）

• 一个文档是一个可被索引的基础信息单元

2、分片和副本

什么是分片？

• 索引存储的数据可能超过单个节点的硬件限制。
• 为了解决这个问题，ES提供了将索引分成多个分片的功能，当在创建索引时，可以定义想要的分片数量，每一个分片就是一个全功能独立的索引。

为什么要分片？

• 水平分割扩展，增大存储量
• 分布式并跨越分片操作， 提高性能和吞吐量

什么是副本？

• 为了健壮性，高可用性，可以故障切换。
• es将分片复制一份或多份放在不同的节点主机上，称为分片副本。

为什么要副本？

• 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。
• 性能加强，增强吞吐量，搜索可以并行在所有副本上执行

3、es和传统数据库的区别

①结构名称不同

• 关系型数据库：数据库–>表–>行—>列

• Elasticsearch:索引—>类型—>文档---->字段

②ES分布式，传统数据库遍历式索引

• ES支持分片和复制，从而方便水平分割和扩展，复制保证可es的高可用与高吞吐。

• 在es中，当你创建一个索引（数据库）的时候，你可以指定你想要的分片的数量，每个分片本身也是一个功能完善并且独立的索引（数据库），索引可以被防止到集群中的任何节点上。

分片的优点

1、允许你水平分割/扩展你的内容容量

2、允许你在分片之上进行分布式的，并行的操作，进而提高性能/吞吐量

3、分片的分布，它的文档怎么聚合回搜索请求，完全有Elasticsearch管理

③ES采用倒排索引，传统数据库采用B+树索引

• 正排索引：id---->values
• 倒排索引：values—>id

④ES没有用户验证和权限控制

⑤ES没有事务的概念，不支持回滚，误删不能恢复

⑥ES免费，完全开源，传统的数据库部分免费

二、Logstash概述

• 一款强大的数据处理工具
• 可实现数据传输、格式处理、格式化输出
• 数据输入、数据加工（过滤、改写等）以及数据输出

由三个组件组成：Input、Output、Filter Plugin

• Input：获取日志
• Output：输出日志
• Filter Plugin：过滤日志、格式处理

1、Log Stash主要组件

Shipper(日志收集)：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)：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
 

三、Kibana 概述

• 一个针对Elastcsearch的开源分析及可视化平台
• 搜索、查看存储在ES 索引中的数据
• 通过各种图标进行高级数据分析及展示

1、Kibana主要功能

①Elasticsearch无缝之集成

• kibana架构为ES 定制，可以将任意结构和非结构加入到ES索引。

②整合数据

• 更好的对ES 数据进行分析处理 。能够处理海量数据，智能的分析数据。

③让更多团队成员收益

④接口灵活，分享容易

• 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。

⑤配置简单

• 自带web服务器，快速启动运行

⑥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 等。

⑦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，发现新结果。

四、ELK的优点

1、处理方式灵活：Elasticsearch是全文索引，具有强大的搜索能力

2、配置相对简单，Kibana的配置非常简单，Eslasticsearch则全部使用Json接口，配置也不复杂，Logstash的配置使用模块的方式，配置也相对简单。

3、检索性高，ELK架构通常可以达到百亿数据的查询秒级响应

4、集群线性扩展，Elasticsearch本身没有单点的挂念，自动默认集群模式，Elasticsearch和Logstash都可以

5、灵活扩展

6、页面美观。
 

五、部署ELK日志分析系统

部署环境

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

1．环境准备

#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
192.168.88.10 node1 
192.168.88.20 node2   

注：版本问题
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)

建议使用jdk

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

检查修改是否正确

（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

浏览器访问  http://192.168.88.10:9200  、 http://192.168.88.20:9200 查看节点 Node1、Node2 的信息。

浏览器访问 http://192.168.88.10:9200/_cluster/health?pretty  、 http://192.168.88.20:9200/_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://192.168.88.10:9200/_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。

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

（2）安装 phantomjs（前端的框架）

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

（3）安装 Elasticsearch-head 数据可视化工具

#上传软件包 elasticsearch-head.tar.gz 到/opt

（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

（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/
npm run start &

> elasticsearch-head@0.0.0 start /usr/local/src/elasticsearch-head
> 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

#elasticsearch-head 监听的端口是 9100

6）通过 Elasticsearch-head 查看 Elasticsearch 信息

通过浏览器访问 http://192.168.88.10:9100/ 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-demo1/test/1?pretty&pretty' -H 'content-Type: application/json' -d '{"user":"zhangsan","mesg":"hello world"}'

可以在网页中查看到数据

浏览器访问 http://192.168.88.10:9100/ 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-demo1，类型为 test 的相关信息。

ELK Logstash 部署（在 Apache 节点上操作）

 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。

1．更改主机名

hostnamectl set-hostname apache

2．安装Apahce服务（httpd）

yum -y install httpd
systemctl start httpd

3．安装Java环境

yum -y install java
java -version

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/

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                                        #键入内容（标准输入）
2020-12-22T03:58:47.799Z node1 www.baidu.com        #输出结果（标准输出）
www.sina.com.cn                                        #键入内容（标准输入）
2017-12-22T03:59:02.908Z node1 www.sina.com.cn        #输出结果（标准输出）

//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" => 2020-12-22T02:15:39.136Z,        #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=>["192.168.88.10:9200"] } }'

             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://192.168.88.10:9100/ 查看索引信息和数据浏览。
 

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）。
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，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 => ["192.168.88.10:9200"]                    #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://192.168.88.10:9100/ 查看索引信息

ELK Kiabana 部署（在 Node1 节点上操作）

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

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，设置和 Elasticsearch 建立连接的地址和端口
elasticsearch.url: "http://192.168.88.10:9200" 
--30--取消注释，设置在 elasticsearch 中添加.kibana索引
kibana.index: ".kibana"

3．启动 Kibana 服务

systemctl start kibana.service
systemctl enable kibana.service

netstat -natp | grep 5601

4．验证 Kibana

浏览器访问 http://192.168.88.10:5601
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

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 => ["192.168.88.10:9200"]
            index => "apache_access-%{+YYYY.MM.dd}"
        }
    }
    if [type] == "error" {
        elasticsearch {
            hosts => ["192.168.88.10:9200"]
            index => "apache_error-%{+YYYY.MM.dd}"
        }
    }
}

浏览器访问 http://192.168.88.10:9100 查看索引是否创建

浏览器访问 http://192.168.88.10:5601 登录 Kibana，单击“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。在用相同的方法添加 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。

Filebeat+ELK 部署

---------------------- Filebeat+ELK 部署 ----------------------
Node1节点（2C/4G）：node1/192.168.88.10                    Elasticsearch  Kibana
Node2节点（2C/4G）：node2/192.168.88.20                    Elasticsearch
Apache节点：apache/192.168.88.30                        Logstash  Apache
Filebeat节点：filebeat/192.168.88.40                    Filebeat

在 Node1 节点上操作

1．安装 Filebeat,在 Node1 节点上操作

#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

2．设置 filebeat 的主配置文件

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: 192.168.88.40

--------------Elasticsearch output-------------------
(全部注释掉)

----------------Logstash output---------------------
output.logstash:
  hosts: ["192.168.88.30:5044"]      #指定 logstash 的 IP 和端口

#启动 filebeat
./filebeat -e -c filebeat.yml

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 => ["192.168.88.10:9200"]
        index => "%{[fields][service_name]}-%{+YYYY.MM.dd}"
    }
    stdout {
        codec => rubydebug
    }
}

#启动 logstash
logstash -f logstash.conf

5．浏览器访问 http://192.168.88.10:5601 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。