日志中心集群
作者：行癫（盗版必究）
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## 一：组件介绍
#### 1.Elasticsearch
主要用来日志存储
是一个基于Lucene的搜索服务器。提供搜集、分析、存储数据三大功能。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，是当前流行的企业级搜索引擎。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。
#### 2.Logstash
主要用来日志的搜集
主要是用来日志的搜集、分析、过滤日志的工具。用于管理日志和事件的工具，你可以用它去收集日志、转换日志、解析日志并将他们作为数据提供给其它模块调用，例如搜索、存储等。
#### 3.Kibana
主要用于日志的展示
是一个优秀的前端日志展示框架，它可以非常详细的将日志转化为各种图表，为用户提供强大的数据可视化支持,它能够搜索、展示存储在 Elasticsearch 中索引数据。使用它可以很方便的用图表、表格、地图展示和分析数据。
#### 4.Kafka
是一种高吞吐量的分布式发布订阅消息系统。具有峰值处理能力，使用消息队列能够使关键组件顶住突发的访问压力，而不会因为突发的超负荷的请求而完全崩溃。
#### 5.Filebeat
隶属于Beats,轻量级数据收集引擎。基于原先 Logstash-fowarder 的源码改造出来。换句话说：Filebeat就是新版的 Logstash-fowarder，也会是 ELK Stack 在 Agent 的第一选择；常见的Beat有：
Packetbeat（搜集网络流量数据）
Metricbeat（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）
#### 6.为什么会用到ELK
普通的日志分析场景：直接在日志文件中grep、awk就可以获得自己想要的信息，但在规模较大的场景中，此方法效率底下，面临问题包括日志量太大如何归档、文本搜索太慢、如何多纬度的查询。这样我们就需要集中化的日志管理，所有的服务器上的日志收集汇总。解决方案：建立集中式日志收集系统，将所有节点上的日志统一收集，管理，访问。
## 二：集群构建
#### 1.架构
**基础架构**
单一的架构，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
**多节点部署Logstash架构**
这种架构模式适合需要采集日志的客户端不多，且各服务端cpu,内存等资源充足的情况下。因为每个节点都安装Logstash, 非常消耗节点资源。其中，logstash作为日志搜集器，将每一台节点的数据发送到Elasticsearch上进行存储，再由kibana进行可视化分析。
#### 2.版本说明
Elasticsearch: 6.5.4
Logstash: 6.5.4
Kibana: 6.5.4
Kafka: 2.11-1
Filebeat: 6.5.4
#### 3.官网地址
官网地址：https://www.elastic.co
官网搭建：https://www.elastic.co/guide/index.html
#### 4.集群部署
系统类型：Centos7.x
节点IP：172.16.244.25、172.16.244.26、172.16.244.27
软件版本：jdk-8u121-linux-x64.tar.gz、elasticsearch-6.5.4.tar.gz
示例节点：172.16.244.25 ABC
##### node-1节点
安装配置jdk
```shell
[root@xingdian ~]# tar zxvf /usr/local/package/jdk-8u121-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/
[root@xingdian ~]# mv /usr/local/jdk-8u121 /usr/local/java
[root@xingdian ~]# vim /etc/profile
JAVA_HOME=/usr/local/java
PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
export JAVA_HOME PATH
[root@xingdian ~]# source /etc/profile
```
创建运行ES的普通用户
```shell
[root@xingdian ~]# useradd elsearch (useradd ela)
[root@xingdian ~]# echo "******" | passwd --stdin "elsearch"
```
安装配置ES
```shell
[root@xingdian ~]# tar zxvf /usr/local/package/elasticsearch-6.5.4.tar.gz -C /usr/local/
[root@xingdian ~]# vim /usr/local/elasticsearch-6.5.4/config/elasticsearch.yml
cluster.name: bjbpe01-elk
node.name: elk01
node.master: true
node.data: true
path.data: /data/elasticsearch/data
path.logs: /data/elasticsearch/logs
bootstrap.memory_lock: false
bootstrap.system_call_filter: false
network.host: 0.0.0.0
http.port: 9200
#discovery.zen.ping.unicast.hosts: ["172.16.244.26", "172.16.244.27"]
#discovery.zen.ping_timeout: 150s
#discovery.zen.fd.ping_retries: 10
#client.transport.ping_timeout: 60s
http.cors.enabled: true
http.cors.allow-origin: "*"
注意：如果是集群取消配置文件中的所有注释，并修改对应的参数
```
设置JVM堆大小
```shell
[root@xingdian ~]# sed -i 's/-Xms1g/-Xms4g/' /usr/local/elasticsearch-6.5.4/config/jvm.options
[root@xingdian ~]# sed -i 's/-Xmx1g/-Xmx4g/' /usr/local/elasticsearch-6.5.4/config/jvm.options
注意： 确保堆内存最小值（Xms）与最大值（Xmx）的大小相同，防止程序在运行时改变堆内存大小。 如果系统内存足够大，将堆内存最大和最小值设置为31G，因为有一个32G性能瓶颈问题。 堆内存大小不要超过系统内存的50%。
```
创建ES数据及日志存储目录
```shell
[root@xingdian ~]# mkdir -p /data/elasticsearch/data (/data/elasticsearch)
[root@xingdian ~]# mkdir -p /data/elasticsearch/logs (/log/elasticsearch)
```
修改安装目录及存储目录权限
```shell
[root@xingdian ~]# chown -R elsearch:elsearch /data/elasticsearch
[root@xingdian ~]# chown -R elsearch:elsearch /usr/local/elasticsearch-6.5.4
```
系统优化
```shell
修改/etc/security/limits.conf配置文件，将以下内容添加到配置文件中。(*表示所有用户)
* soft nofile 65536
* hard nofile 131072
* soft nproc 2048
* hard nproc 4096
```
增加最大内存映射数
```shell
[root@xingdian ~]# echo "vm.max_map_count=262144" >> /etc/sysctl.conf
[root@xingdian ~]# sysctl -p
```
启动ES
```shell
su - elsearch -c "cd /usr/local/elasticsearch-6.5.4 && nohup bin/elasticsearch &"
```
node-2节点的elasticsearch部署跟node-1相同
##### node-2节点
略
##### node-3节点
略
#### 5.配置文件
```shell
cluster.name 集群名称，各节点配成相同的集群名称。
node.name 节点名称，各节点配置不同。
node.master 指示某个节点是否符合成为主节点的条件。
node.data 指示节点是否为数据节点。数据节点包含并管理索引的一部分。
path.data 数据存储目录。
path.logs 日志存储目录。
bootstrap.memory_lock 内存锁定，是否禁用交换。
bootstrap.system_call_filter 系统调用过滤器。
network.host 绑定节点IP。
http.port rest api端口。
discovery.zen.ping.unicast.hosts 提供其他 Elasticsearch 服务节点的单点广播发现功能。
discovery.zen.ping_timeout 节点在发现过程中的等待时间。
discovery.zen.fd.ping_retries 节点发现重试次数。
http.cors.enabled 是否允许跨源 REST 请求，用于允许head插件访问ES。
http.cors.allow-origin 允许的源地址。
```
#### 6.浏览器访问测试
注意：默认端口9200
7.安装head插件
注意：使用google或者edge浏览器对应的head插件即可
#### 7.模拟数据插入
注意：索引名字：xingdian/test 数据： {"user":"xingdian","mesg":"hello world"}
## 三：Kibana安装部署
#### 1.获取包
无
#### 2.解压安装
```shell
[root@kibana ~]# tar xf kibana-6.5.4-linux-x86_64.tar.gz
[root@kibana ~]# mv kibana-6.5.4-linux-x86_64 /usr/local/kibana
```
#### 3.修改配置
```shell
[root@kibana ~]# vi /usr/local/kibana/config/kibana.yml
server.port: 5601
server.host: "172.16.244.28"
elasticsearch.url: "http://172.16.244.25:9200"
kibana.index: ".kibana"
```
注意：
server.port kibana服务端口，默认5601
server.host kibana主机IP地址，默认localhost
elasticsearch.url 用来做查询的ES节点的URL，默认http://localhost:9200
#### 4.启动访问
```sjell
[root@kibana ~]# cd /usr/local/kibana
nohup ./bin/kibana &
```
5.使用kibana关联到ES
## 四：Logstash安装部署
#### 1.获取包
无
#### 2.解压安装
```shell
[root@logstash ~]# tar zxvf /usr/local/package/jdk-8u121-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/
[root@logstash ~]# mv /usr/local/jdk-8u121 /usr/local/java
[root@logstash ~]# vim /etc/profile
JAVA_HOME=/usr/local/java
PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
export JAVA_HOME PATH
[root@logstash ~]# source /etc/profile
[root@logstash ~]# tar xf logstash-6.5.0.tar.gz -C /opt/
[root@logstash ~]# mv /opt/logstash-6.5.0/ /opt/logstash
```
#### 3.使用
输入输出都为终端
```shell
[root@elk-node1 ~]# /opt/logstash/bin/logstash -e 'input { stdin{} } output { stdout{} }'
-e 后面跟搜集定义输出(input [filter] output)后面跟{}
```
输入是终端的标准输入，输出到ES集群
```shell
[root@elk-node1 ~]# /opt/logstash/bin/logstash -e 'input { stdin{} } output { elasticsearch { hosts => ["192.168.1.160:9200"]} }'
Settings: Default filter workers: 1
Logstash startup completed #输入下面的测试数据
123456
wangshibo
huanqiu
hahaha
```
采集单个文件
```json
[root@logstash ~]# cat /opt/nginx_access_logstash.conf
input{
file {
path => "/var/log/nginx/access_json.log"
start_position => "beginning"
}
}
output{
elasticsearch {
hosts => ["10.9.12.86:9200"]
index => "nginx-access-json-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
```
采集多个文件
```json
[root@logstash ~]# cat /opt/files.conf
input {
file {
path => "/var/log/messages"
type => "system"
start_position => "beginning"
}
}
input {
file {
path => "/var/log/yum.log"
type => "safeware"
start_position => "beginning"
}
}
output {
if [type] == "system"{
elasticsearch {
hosts => ["10.9.12.86:9200"]
index => "system-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
if [type] == "safeware"{
elasticsearch {
hosts => ["10.9.12.86:9200"]
index => "safeware-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
}
```
#### 4.定义nginx的日志格式并采集
Nginx配置文件修改
```
log_format json '{"@timestamp":"$time_iso8601",'
'"@version":"1",'
'"client":"$remote_addr",'
'"url":"$uri",'
'"status":"$status",'
'"domain":"$host",'
'"host":"$server_addr",'
'"size":$body_bytes_sent,'
'"responsetime":$request_time,'
'"referer": "$http_referer",'
'"ua": "$http_user_agent"'
'}';
access_log /var/log/nginx/access_json.log json;
```
定义采集配置文件
```json
input {
file {
path => "/var/log/nginx/access_json.log"
start_position => "beginning"
}
}
output {
elasticsearch {
hosts => ["192.168.122.118:9200"]
index => "nginx1-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
```
ES查看索引，Kibana展示数据
## 五：Kakfa
#### 1.理论
```shell
kafka是一个分布式的消息发布—订阅系统（kafka其实是消息队列）
http://kafka.apache.org/
Kafka是最初由Linkedin公司开发，是一个分布式、支持分区的（partition）、多副本的（replica），基于zookeeper协调的分布式消息系统，它的最大的特性就是可以实时的处理大量数据以满足各种需求场景：比如基于hadoop的批处理系统、低延迟的实时系统、storm/Spark流式处理引擎，web/nginx日志、访问日志，消息服务等等，用scala语言编写，Linkedin于2010年贡献给了Apache基金会并成为顶级开源 项目。
Kafka的特性:
- 高吞吐量、低延迟：kafka每秒可以处理几十万条消息，它的延迟最低只有几毫秒，每个topic可以分多个partition, consumer group 对partition进行consumer操作。
- 可扩展性：kafka集群支持热扩展
- 可靠性：消息被持久化到本地磁盘，并且支持数据备份防止数据丢失
- 容错性：允许集群中节点失败（若副本数量为n,则允许n-1个节点失败）
- 高并发：支持数千个客户端同时读写
kafka组件:
话题（Topic）：是特定类型的消息流。消息是字节的有效负载（Payload），话题是消息的分类名或种子（Feed）名。(每条发布到 kafka 集群的消息属于的类别，即 kafka 是面向 topic 的)。
生产者（Producer）：是能够发布消息到话题的任何对象(发布消息到 kafka 集群的终端或服务).
服务代理（Broker）：已发布的消息保存在一组服务器中，它们被称为代理（Broker）或Kafka集群。
消费者（Consumer）：可以订阅一个或多个话题，并从Broker拉数据，从而消费这些已发布的消息。
partition（区）：partition 是物理上的概念，每个 topic 包含一个或多个 partition。每一个topic将被分为多个partition(区)。
Consumer group：high-level consumer API 中，每个 consumer 都属于一个 consumer group，每条消息只能被 consumer group 中的一个 Consumer 消费，但可以被多个 consumer group 消费。
replication：partition 的副本，保障 partition 的高可用。
leader：replication 中的一个角色， producer 和 consumer 只跟 leader 交互。
follower：replication 中的一个角色，从 leader 中复制数据。
controller：kafka 集群中的其中一个服务器，用来进行 leader election 以及 各种 failover。
zookeeper：kafka 通过 zookeeper 来存储集群的 meta 信息。
```
#### 2.部署
```shell
Kafka部署（所有节点都部署）
1.安装jdk
[root@xingdian ~]# tar zxvf /usr/local/package/jdk-8u121-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/
[root@xingdian ~]# mv /usr/local/jdk-8u121 /usr/local/java
[root@xingdian ~]# vim /etc/profile
JAVA_HOME=/usr/local/java
PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
export JAVA_HOME PATH
[root@xingdian ~]# source /etc/profile
2.安装ZK
Kafka运行依赖ZK，Kafka官网提供的tar包中，已经包含了ZK，这里不再额下载ZK程序。
tar zxvf /usr/local/package/kafka_2.11-2.1.0.tgz -C /usr/local/
3.配置
sed -i 's/^[^#]/#&/' /usr/local/kafka_2.11-2.1.0/config/zookeeper.properties
vi /usr/local/kafka/config/zookeeper.properties
dataDir=/opt/data/zookeeper/data
dataLogDir=/opt/data/zookeeper/logs
clientPort=2181
tickTime=2000
initLimit=20
syncLimit=10
server.1=172.16.244.31:2888:3888 //kafka集群IP:Port
server.2=172.16.244.32:2888:3888
server.3=172.16.244.33:2888:3888
#创建data、log目录
mkdir -p /opt/data/zookeeper/{data,logs}
#创建myid文件
echo 1 > /opt/data/zookeeper/data/myid
注意：
dataDir ZK数据存放目录。
dataLogDir ZK日志存放目录。
clientPort 客户端连接ZK服务的端口。
tickTime ZK服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔。
initLimit 允许follower(相对于Leaderer言的“客户端”)连接并同步到Leader的初始化连接时间，以tickTime为单位。当初始化连接时间超过该值，则表示连接失败。
syncLimit Leader与Follower之间发送消息时，请求和应答时间长度。如果follower在设置时间内不能与leader通信，那么此follower将会被丢弃。
server.1=172.16.244.31:2888:3888 2888是follower与leader交换信息的端口，3888是当leader挂了时用来执行选举时服务器相互通信的端口。
4.配置kafka
sed -i 's/^[^#]/#&/' /usr/local/kafka/config/server.properties
vi /usr/local/kafka/config/server.properties
broker.id=1
listeners=PLAINTEXT://172.16.244.31:9092
num.network.threads=3
num.io.threads=8
socket.send.buffer.bytes=102400
socket.receive.buffer.bytes=102400
socket.request.max.bytes=104857600
log.dirs=/opt/data/kafka/logs
num.partitions=6
num.recovery.threads.per.data.dir=1
offsets.topic.replication.factor=2
transaction.state.log.replication.factor=1
transaction.state.log.min.isr=1
log.retention.hours=168
log.segment.bytes=536870912
log.retention.check.interval.ms=300000
zookeeper.connect=172.16.244.31:2181,172.16.244.32:2181,172.16.244.33:2181
zookeeper.connection.timeout.ms=6000
group.initial.rebalance.delay.ms=0
#创建log目录 mkdir -p /opt/data/kafka/logs
注意：
broker.id 每个server需要单独配置broker id，如果不配置系统会自动配置。
listeners 监听地址，格式PLAINTEXT://IP:端口。
num.network.threads 接收和发送网络信息的线程数。
num.io.threads 服务器用于处理请求的线程数，其中可能包括磁盘I/O。
socket.send.buffer.bytes 套接字服务器使用的发送缓冲区(SO_SNDBUF)
socket.receive.buffer.bytes 套接字服务器使用的接收缓冲区(SO_RCVBUF)
socket.request.max.bytes 套接字服务器将接受的请求的最大大小(防止OOM)
log.dirs 日志文件目录。
num.partitions partition数量。
num.recovery.threads.per.data.dir 在启动时恢复日志、关闭时刷盘日志每个数据目录的线程的数量，默认1。
offsets.topic.replication.factor 偏移量话题的复制因子（设置更高保证可用），为了保证有效的复制，偏移话题的复制因子是可配置的，在偏移话题的第一次请求的时候可用的broker的数量至少为复制因子的大小，否则要么话题创建失败，要么复制因子取可用broker的数量和配置复制因子的最小值。
log.retention.hours 日志文件删除之前保留的时间（单位小时），默认168
log.segment.bytes 单个日志文件的大小，默认1073741824
log.retention.check.interval.ms 检查日志段以查看是否可以根据保留策略删除它们的时间间隔。
zookeeper.connect ZK主机地址，如果zookeeper是集群则以逗号隔开。
zookeeper.connection.timeout.ms 连接到Zookeeper的超时时间。
5.其他配置节点配置相同(myid,broker.id 不同)
6.启动验证zk集群
三个节点依次执行：
cd /usr/local/kafka
nohup bin/zookeeper-server-start.sh config/zookeeper.properties &
7.验证
#echo conf | nc 127.0.0.1 2181
clientPort=2181
dataDir=/data/zookeeper/data/version-2
dataLogDir=/data/zookeeper/logs/version-2
tickTime=2000
maxClientCnxns=60
minSessionTimeout=4000
maxSessionTimeout=40000
serverId=1
initLimit=20
syncLimit=10
electionAlg=3
electionPort=3888
quorumPort=2888
peerType=0
#echo stat | nc 127.0.0.1 2181
Zookeeper version: 3.4.13-2d71af4dbe22557fda74f9a9b4309b15a7487f03, built on 06/29/2018 00:39 GMT
Clients:
/172.17.0.4:35020[0](queued=0,recved=1,sent=0)
Latency min/avg/max: 0/0/0
Received: 4
Sent: 3
Connections: 1
Outstanding: 0
Zxid: 0x0
Mode: follower
Node count: 4
8.查看端口
lsof -i:2181
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
java 2442 root 92u IPv4 1031572 0t0 TCP *:eforward (LISTEN)
9.启动、验证Kafka(三个节点依次启动)
cd /usr/local/kafka_2.11-2.1.0/
nohup bin/kafka-server-start.sh config/server.properties &
验证：
创建topic
# bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper 172.17.0.4:2181 --replication-factor 1 --partitions 1 --topic testtopic
Created topic "testtopic".
查询topic
# bin/kafka-topics.sh --zookeeper 172.17.0.4:2181 --list
testtopic
模拟消息生产和消费 发送消息到172.17.0.4
bin/kafka-console-producer.sh --broker-list 172.17.0.4:9092 --topic testtopic
>Hello World!
从172.16.244.32接受消息
# bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 172.17.0.4:9092 --topic testtopic --from-beginning
Hello World!
查看主题的信息：
./bin/kafka-topics.sh --describe --zookeeper 172.17.0.4:2181 --topic testtopic
```