干货 | ELK 日志实时分析实战
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2021-07-14 14:08
0、问题来源
1、日志实时分析是 Elasticsearch 三大核心业务场景之一
Elasticsearch架构选型指南——不止是搜索引擎，还有......曾强调：Elasticsearch 三大核心业务场景：
搜索服务场景。
日志实时分析场景。
商业智能 BI 场景。
2、少啰嗦，先看东西
2.1 日志数据准备
以 Python 日志作为数据源，开搞。
在 Python 中，日志记录可以分为 5 种不同级别：
Info — 指定信息性消息，在粗粒度级别突出显示应用程序的进度。
Debug — 指定对调试应用程序最有用的细粒度信息事件。
Warning — 指定警告/告警事件。
Error — 指定已出错，但仍允许应用程序继续运行的事件。
Critical — 指定可能导致应用程序中止的非常严重的错误事件。
日志随机生成 Python 3.X 脚本如下：
import logging
import random
logging.basicConfig(filename="logFile.txt",
filemode='a',
format='%(asctime)s %(levelname)s-%(message)s',
datefmt='%Y-%m-%d %H:%M:%S')
for i in range(0,30):
x=random.randint(0,2)
if(x==0):
logging.warning('Log Message')
elif(x==1):
logging.critical('Log Message')
else:
logging.error('Log Message')
生成日志文件 logFile.txt 部分内容如下：
2021-07-10 21:57:29 ERROR-Log Message
2021-07-10 21:57:29 ERROR-Log Message
2021-07-10 21:57:29 CRITICAL-Log Message
2021-07-10 21:57:29 WARNING-Log Message
2021-07-10 21:57:29 CRITICAL-Log Message
2021-07-10 21:57:29 ERROR-Log Message
2.2 Logstash 数据处理
本文 Logstash、Elasticsearch、Kibana 版本均为：7.12.0。
Logstash 三段论核心：
Input：输入
filter：处理（最最核心）
Output：输出
结合本文日志场景：
input：日志。
filter：日志处理，获取各个细分字段核心内容。
output：输出到 Elasticsearch，以便于后续的 Kibana 数据分析。
input{
file{
path => "/home/elasticsearch/logstash-7.12.0/config/logFile.txt"
start_position => "beginning"
}
}
filter
{
grok{
match => {"message" => "%{TIMESTAMP_ISO8601:timestamp} %{LOGLEVEL:log-level}-%{GREEDYDATA:message}"}
}
date {
match => ["timestamp", "ISO8601"]
}
}
output{
elasticsearch{
hosts => ["172.21.0.14:19022"]
index => "my_log_index"}
stdout{codec => rubydebug}
}
input、output 基本结合字段含义都能看懂。
就中间部分的 grok、date 处理感觉有点云里雾里，我们下一小节拆解讲解。
2.3 数据同步到 Elasticsearch
Logstash 中的 output 环节已经设置输出的索引名称：my_log_index。
同步执行只需要在 logstash 路径下执行如下命令即可：
./bin/logstash -f ./config/logs.conf
执行成功截图如下：
导入 Elasticsearch 数据如下：
{
"_index" : "my_log_index",
"_type" : "_doc",
"_id" : "FQ_QkHoBnDDRiRgWByxG",
"_score" : 1.0,
"_source" : {
"path" : "/home/elasticsearch/logstash-7.12.0/config/logFile.txt",
"timestamp" : "2021-07-10 21:57:29",
"@version" : "1",
"tags" : [
"_dateparsefailure"
],
"host" : "VM-0-14-centos",
"message" : [
"2021-07-10 21:57:29 ERROR-Log Message",
"Log Message"
],
"@timestamp" : "2021-07-10T14:26:29.448Z",
"log-level" : "ERROR"
}
},
2.4 Kibana 可视化分析
Kibana 可视化分析就是基于日期维度的数据源做分析。
核心步骤如下：
步骤1：创建 index patterns（最关键一步）。
步骤2：Discover 查看数据流（非必须，可直接跳第三步）。
步骤3：日志聚合 Dashboard 分析。
如上三个环节都“中规中矩”、几乎没有坑，不再拆解解读，有问题可以留言讨论。
3、filter 环节核心原理解读
filter 中间处理环节用到了两个核心插件：
3.1 插件一：date 插件
3.1.1 date 插件定义
date 插件也可以称为：日期过滤器。
用途：用于解析字段中的日期，然后使用该日期或时间戳作为事件的日志记录时间戳。
如下代码代表将：timestamp 字段转换成 ISO8601 数据类型。
date {
match => ["timestamp", "ISO8601"]
}
3.1.2 date 插件适用场景
日期或时间戳类型转换。
3.1.3 date 插件核心参数解读
ISO8601 的本质含义：将日期字段解析为 “2011-04-19T03:44:01.103Z“ 类型。
还有其他类型，诸如：UNIX、UNIX_MS、TAI64N 等。
详细解释参考官方文档：
https://www.elastic.co/guide/en/logstash/current/plugins-filters-date.html
3.2 插件二：grok 插件
3.2.1 grok 插件定义
将非结构化日志数据解析为结构化和可查询的日志。
3.2.2 grok 插件适用场景
适合 syslog 日志、apache 日志和其他网络服务器日志、mysql 日志，以及通常为人类而非计算机使用编写的任何日志格式。
3.2.3 grok 插件附带的 120 + 匹配模式
第一次看 filter 处理环节，不理解：
%{TIMESTAMP_ISO8601:timestamp}
类似语法的含义。
实际上：
TIMESTAMP_ISO8601 就是匹配模式；
timestamp 解析后存储 TIMESTAMP_ISO8601 格式数据的变量，且该变量会作为 elasticsearch Mapping 中的一个字段。
匹配模式的本质其实是：正则表达式。
120 + 匹配模式对应的官方文档：
https://github.com/logstash-plugins/logstash-patterns-core/tree/master/patterns
本文用到的匹配模式对应的正则表达式如下：
字段说明：
第一列：匹配类型名称。
第二列：匹配的正则表达式。
TIMESTAMP_ISO8601 %{YEAR}-%{MONTHNUM}-%{MONTHDAY}[T ]%{HOUR}:?%{MINUTE}(?::?%{SECOND})?%{ISO8601_TIMEZONE}?
LOGLEVEL ([Aa]lert|ALERT|[Tt]race|TRACE|[Dd]ebug|DEBUG|[Nn]otice|NOTICE|[Ii]nfo?(?:rmation)?|INFO?(?:RMATION)?|[Ww]arn?(?:ing)?|WARN?(?:ING)?|[Ee]rr?(?:or)?|ERR?(?:OR)?|[Cc]rit?(?:ical)?|CRIT?(?:ICAL)?|[Ff]atal|FATAL|[Ss]evere|SEVERE|EMERG(?:ENCY)?|[Ee]merg(?:ency)?)
GREEDYDATA .*
代码面前，了无秘密。
所以，再回头看 filter 语法会很通透。
3.2.4 grok 插件测试工具
为了更方便我们的提前测试，官方也提供了匹配工具，
工具一：一个网站 http://grokdebug.herokuapp.com/。
工具二：kibana 自带 Grok Debugger 工具。
显然，Kibana 自带 Grok Debugger 更为清爽。
4、小结
日志实时分析是 ELK 组件的核心业务场景之一，而核心中的核心是 Logstash 中间处理 filter 环节。
掌握了 filter 环节，就掌握了 ELK 实时日志分析的精髓。
欢迎大家留言讨论自己的 ELK 实战遇到的问题。
参考
https://www.elastic.co/guide/en/logstash/current/filter-plugins.html
https://medium.com/free-code-camp/how-to-use-elasticsearch-logstash-and-kibana-to-visualise-logs-in-python-in-realtime-acaab281c9de