刘文奇

集中式日志管理

9/13/2018 elasticsearchlogstashfilebeatkibana

# 集中式日志管理

# 简介

日常工作中会面临很多问题，处理问题时候。怎么解决问题？

  • 通过工作经验，迅速判断问题出在哪。
  • 通过日志
    • 系统日志：/var/log 目录下的问题的文件
    • 程序日志： 代码日志（项目代码输出的日志）
  • 服务应用日志
    • nginx、HAproxy、lvs
    • tomcat、php-fpm
    • redis、mysql、mongo
    • RabbitMq、kafka
    • Glusterfs、HDFS、NFS等等

通过日志排除，发现问题根源解决问题

如果1台或者几台服务器，我们可以通过 linux命令，tail、cat，通过grep、awk等过滤去查询定位日志查问题

但是如果几十台、甚至几百台。通过这种方式肯定不现实。

怎么办？

一些聪明人就提出了建立一套集中式的方法，把不同来源的数据集中整合到一个地方。

一个完整的集中式日志系统，是离不开以下几个主要特点的。

  • 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传输到中央系统
  • 存储－如何存储日志数据
  • 分析－可以支持 UI 分析
  • 警告－能够提供错误报告，监控机制

# 市场上的产品

基于上述思路，于是许多产品或方案就应运而生了

  • 简单的 Rsyslog，Syslog-ng
  • 商业化的 Splunk
  • 开源的
    • FaceBook 公司的 Scribe，
    • Apache 的 Chukwa，
    • Linkedin 的 Kafak，
    • Cloudera 的 Fluentd，
    • ELK

Splunk是一款非常优秀的产品，但是它是商业产品，价格昂贵，让许多人望而却步.

本文重点介绍 ELK

# ELK 协议栈介绍及体系结构

ELK其实并不是一款软件，而是一整套解决方案，是三个软件产品的首字母缩写，Elasticsearch，Logstash 和 Kibana。这三款软件都是开源软件，通常是配合使用，而且又先后归于 Elastic.co 公司名下，故被简称为ELK协议栈

# Elasticsearch

Elasticsearch 是一个实时的分布式搜索和分析引擎，它可以用于全文搜索，结构化搜索以及分析。它是一个建立在全文搜索引擎 Apache Lucene基础上的搜索引擎，使用Java语言编写

主要特点

  • 实时分析
  • 分布式实时文件存储，并将每一个字段都编入索引
  • 文档导向，所有的对象全部是文档
  • 高可用性，易扩展，支持集群（Cluster）、分片和复制（Shards 和 Replicas）。见图 2 和图 3
  • 接口友好，支持 JSON

图2

# Logstash

Logstash 是一个具有实时渠道能力的数据收集引擎。使用 JRuby 语言编写。其作者是世界著名的运维工程师乔丹西塞 (JordanSissel)

主要特点

  • 几乎可以访问任何数据
  • 可以和多种外部应用结合
  • 支持弹性扩展

它由三个主要部分组成，见图 4：

  • Shipper－发送日志数据
  • Broker－收集数据，缺省内置 Redis
  • Indexer－数据写入

# Kibana

Kibana是一款基于 Apache开源协议，使用 JavaScript语言编写，为 Elasticsearch提供分析和可视化的 Web 平台。它可以在Elasticsearch的索引中查找，交互数据，并生成各种维度的表图.

# Filebeat

ELK 协议栈的新成员，一个轻量级开源日志文件数据搜集器，基于 Logstash-Forwarder源代码开发，是对它的替代。在需要采集日志数据的 server 上安装Filebeat，并指定日志目录或日志文件后，Filebeat就能读取数据，迅速发送到Logstash进行解析，亦或直接发送到 Elasticsearch进行集中式存储和分析。

# ELK 协议栈体系结构

# ELK 常用架构及使用场景介绍

# 最简单架构

在这种架构中，只有一个 Logstash、Elasticsearch 和 Kibana 实例。Logstash 通过输入插件从多种数据源（比如日志文件、标准输入 Stdin 等）获取数据，再经过滤插件加工数据，然后经 Elasticsearch 输出插件输出到 Elasticsearch，通过 Kibana 展示

# Logstash 作为日志搜集器

这种架构是对上面架构的扩展，把一个 Logstash 数据搜集节点扩展到多个，分布于多台机器，将解析好的数据发送到 Elasticsearch server 进行存储，最后在 Kibana 查询、生成日志报表等

这种结构因为需要在各个服务器上部署 Logstash，而它比较消耗 CPU 和内存资源，所以比较适合计算资源丰富的服务器，否则容易造成服务器性能下降，甚至可能导致无法正常工作。

logstash 最佳实践 (opens new window)

# Beats 作为日志搜集器

这种架构引入 Beats 作为日志搜集器。目前 Beats包括四种：

  • 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）；
  • Winlogbeat（搜集 Windows 事件日志数据）。

Beats 将搜集到的数据发送到 Logstash，经 Logstash 解析、过滤后，将其发送到 Elasticsearch存储，并由 Kibana 呈现给用户。

这种架构解决了 Logstash 在各服务器节点上占用系统资源高的问题。相比 Logstash，Beats 所占系统的 CPU 和内存几乎可以忽略不计。另外，Beats 和 Logstash 之间支持 SSL/TLS 加密传输，客户端和服务器双向认证，保证了通信安全。

因此这种架构适合对数据安全性要求较高，同时各服务器性能比较敏感的场景。

# 基于 Filebeat 架构的配置部署详解

前面提到 Filebeat 已经完全替代了 Logstash-Forwarder 成为新一代的日志采集器，同时鉴于它轻量、安全等特点，越来越多人开始使用它。这个章节将详细讲解如何部署基于 Filebeat 的 ELK 集中式日志解决方案，具体架构见图 5。

图 5. 基于 Filebeat 的 ELK 集群架构

# 引入消息队列机制的架构

Beats 还不支持输出到消息队列，所以在消息队列前后两端只能是 Logstash 实例。这种架构使用 Logstash 从各个数据源搜集数据，然后经消息队列输出插件输出到消息队列中。目前 Logstash 支持 Kafka、Redis、RabbitMQ 等常见消息队列。然后 Logstash 通过消息队列输入插件从队列中获取数据，分析过滤后经输出插件发送到 Elasticsearch，最后通过 Kibana 展示。详见图 4。

图 4. 引入消息队列机制的架构

这种架构适合于日志规模比较庞大的情况。但由于 Logstash 日志解析节点和 Elasticsearch 的负荷比较重，可将他们配置为集群模式，以分担负荷。引入消息队列，均衡了网络传输，从而降低了网络闭塞，尤其是丢失数据的可能性，但依然存在 Logstash 占用系统资源过多的问题。