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install_esk.md

File metadata and controls

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实现概述

ESK的简单架构如下：

  • Logstash: 服务端用于接收处理日志
  • Elasticsearch: 存储所有日志
  • Kibana: 用于搜索和可视化日志，访问是通过Nginx反向代理
  • Filebeat: 在采集日志的服务器上安装客户端程序，将日志发送给Logstash，Filebeat服务是一个日志消费代理，使用lumberjack网络协议和Logstash通讯

ESK简单架构

环境要求

Elasticsearch运行要求Java 8，建议使用Oracle JDK version 1.8.0_131。可以从Oralce官方网站下载。

  • 安装Java运行环境
rpm -ivh jre-8u161-linux-x64.rpm

本文实践在CentOS 7平台完成

Elasticsearch

安装Elasticsearch

在Linux平台安装Elasticsearch使用tar包安装，下载页面如下：

https://www.elastic.co/downloads/elasticsearch

在CentOS/RHEL环境也可以使用官方仓库进行安装（参考Repositories RPM），各软件包安装使用的是相同的软件仓库（官方安装文档中对每个安装包使用了不同的repo文件命名，实际内容相同），以下为软件仓库配置生成方法：

rpm --import https://artifacts.elastic.co/GPG-KEY-elasticsearch

cat << EOF > /etc/yum.repos.d/elasticsearch.repo
[elasticsearch-6.x]
name=Elasticsearch repository for 6.x packages
baseurl=https://artifacts.elastic.co/packages/6.x/yum
gpgcheck=1
gpgkey=https://artifacts.elastic.co/GPG-KEY-elasticsearch
enabled=1
autorefresh=1
type=rpm-md
EOF

安装Elasticsearch

yum install elasticsearch

运行Elasticsearch

  • 设置Elasticsearch在系统启动时启动
sudo /bin/systemctl daemon-reload
sudo /bin/systemctl enable elasticsearch.service
  • 启动服务
sudo systemctl start elasticsearch.service
sudo systemctl stop elasticsearch.service
  • 检查服务状态
sudo systemctl status elasticsearch.service
  • 检查服务日志
sudo journalctl --unit elasticsearch

也可以检查给定时间之后的日志

sudo journalctl --unit elasticsearch --since  "2016-10-30 18:17:16"
  • 检查Elasticsearch运行
curl -XGET 'localhost:9200/?pretty'

输出显示类似：

{
  "name" : "LNTJfDI",
  "cluster_name" : "elasticsearch",
  "cluster_uuid" : "kDHelU95SVq9-kDsOvBE7g",
  "version" : {
    "number" : "6.2.3",
    "build_hash" : "c59ff00",
    "build_date" : "2018-03-13T10:06:29.741383Z",
    "build_snapshot" : false,
    "lucene_version" : "7.2.1",
    "minimum_wire_compatibility_version" : "5.6.0",
    "minimum_index_compatibility_version" : "5.0.0"
  },
  "tagline" : "You Know, for Search"
}

配置Elasticsearch

在/etc/elasticsearch目录下保存了Elasticsearch相关配置，默认加载/etc/elasticsearch/elasticsearch.yml配置。

Kibana

安装Kibana

yum install kibana

运行Kibana

  • 在系统启动时启动Kibana
sudo /bin/systemctl daemon-reload
sudo /bin/systemctl enable kibana.service
  • 运行Kibana
sudo systemctl start kibana.service
sudo systemctl stop kibana.service

配置Kibana

Kibana的配置文件是/etc/kibana/kibana.yml

访问Kibana

Kibana是一个Web程序(node程序)，端口5601。为了能够直接访问，我们安装Nginx作为Web的反向代理服务器。

安装Nginx

  • 添加EPEL软件仓库：
sudo yum -y install epel-release
  • 安装Nginx和httpd-tools:
sudo yum -y install nginx httpd-tools
  • 使用htpasswd创建一个管理用户，这里命名为kianaadmin
sudo htpasswd -c /etc/nginx/htpasswd.users kibanaadmin
  • 编辑/etc/nginx/nginx.conf，确保包含了如下内容：
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}
  • 创建/etc/nginx/conf.d/kibana.conf配置如下
server {
    listen 80;

    server_name example.com;

    auth_basic "Restricted Access";
    auth_basic_user_file /etc/nginx/htpasswd.users;

    location / {
        proxy_pass http://localhost:5601;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection 'upgrade';
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_cache_bypass $http_upgrade;        
    }
}
  • 启动Nginx
sudo systemctl start nginx
sudo systemctl enable nginx

现在就能够通过域名example.com访问我们构建的模拟网站

Sense

Sense是Kibana应用的插件，可以方便通过浏览器和Elasticsearch交互。

从Kibana 5.0开始Sense已经包含在Console中，参考sense/README.md，不需要单独安装了。

可以直接通过

http://localhost:5601/app/kibana#/dev_tools/console

访问，提供了交互方式查询数据的界面

Logstash

安装Logstash

yum install logstash

此时logstash已经安装完成但尚未配置。

  • 启动
sudo systemctl start logstash.service
  • 激活操作系统启动时启动logstash
sudo systemctl enable logstash.service

SSL认证

Elastic提供了Beat组合用来分析复杂的数据，例如Packetbeat可以分析网络数据，Matricbeat可以通过网状分析链路

在使用Filebeat上传日志之前，需要创建SSL证书和密钥对。证书是Filebeat用来验证ELK服务器的标识。

有两种方式提供设置证书，一种是采用DNS设置，允许客户端解析ELK服务器的IP，另一种是直接使用IP地址。

在小规模的测试环境中，可以采用/etc/hosts绑定IP解析的方法，以便使用域名。后期扩容就可以方便地改造成DNS解析方法。

  • 选项1:使用IP地址

将ELK服务器的私有地址设置为SSL证书对subjectAltName(SAN)字段：方法是编辑/etc/pki/tls/openssl.conf文件，找到文件中[ v3_ca ]段落，并添加如下行（）

subjectAltName = IP: 192.168.0.21

这里192.168.0.21是测试环境中logstash服务器的IP地址

然后执行以下命令在相应位置（/etc/pki/tls目录下）生成SSL证书和私钥：

cd /etc/pki/tls
sudo openssl req -config /etc/pki/tls/openssl.cnf -x509 -days 3650 -batch -nodes -newkey rsa:2048 -keyout private/logstash-forwarder.key -out certs/logstash-forwarder.crt

这里logstash-forwarder.crt文件是分发给所有需要向logstash发送日志的服务器。

  • 选项2:使用DNS（FQDN）

如果在私有网络中使用了DNS设置，在采用域名解析方式：

cd /etc/pki/tls
sudo openssl req -subj '/CN=elk-logstash.example.com/' -x509 -days 3650 -batch -nodes -newkey rsa:2048 -keyout private/logstash-forwarder.key -out certs/logstash-forwarder.crt

这里elk-logstash.example.com是测试环境的logstash服务器的FQDN域名解析，请替换成实际服务器的域名。生成的logstash-forwarder.crt文件是分发给所有需要向logstash发送日志的服务器。

配置Logstash

Logstash配置文件是JSON格式，位于/etc/logstash/conf.d。

  • 创建一个名为02-beats-input.conf并设置filebeat输入：
input {
  beats {
    port => 5044
    ssl => true
    ssl_certificate => "/etc/pki/tls/certs/logstash-forwarder.crt"
    ssl_key => "/etc/pki/tls/private/logstash-forwarder.key"
  }
}

这里设置beats输入监听在端口5044，并且使用SSL证书和私钥。

  • 创建一个名为10-syslog-filter.conf用于添加syslog消息的过滤器：
filter {
  if [type] == "syslog" {
    grok {
      match => { "message" => "%{SYSLOGTIMESTAMP:syslog_timestamp} %{SYSLOGHOST:syslog_hostname} %{DATA:syslog_program}(?:\[%{POSINT:syslog_pid}\])?: %{GREEDYDATA:syslog_message}" }
      add_field => [ "received_at", "%{@timestamp}" ]
      add_field => [ "received_from", "%{host}" ]
    }
    syslog_pri { }
    date {
      match => [ "syslog_timestamp", "MMM  d HH:mm:ss", "MMM dd HH:mm:ss" ]
    }
  }
}

这个过滤器检查（通过Filebeat）标记为syslog的日志，并使用grok来解析传入的syslog日志，并将其结构化和可查询化。

  • 最后创建30-elasticsearch-output.conf
output {
  elasticsearch {
    hosts => ["localhost:9200"]
    sniffing => true
    manage_template => false
    index => "%{[@metadata][beat]}-%{+YYYY.MM.dd}"
    document_type => "%{[@metadata][type]}"
  }
}

上述基本配置使得logstash存储beats数据到Elasticsearch（运行在localhost:9200）。

如果要使用Filebeat输入来添加其他应用程序的过滤器，需要确保文件名命名的顺序位于input和output配置文件之间（例如，在02-和30-文件名之间）

  • 测试配置文件是否正确：
sudo service logstash configtest

这条命令不知道如何验证，在CentOS7 systemd环境下应该有所不同

Logstash 使用 grok 过滤

日志数据一般都是非结构化数据，而且包含很多不必要的信息，所以需要在 Logstash 中添加过滤插件对 Filebeat 发送的数据进行结构化处理。

使用 grok 正则匹配把那些看似毫无意义、非结构化的日志数据解析成可查询的结构化数据，是目前 Logstash 解析过滤的最好方式。

Grok 的用户不需要从头开始写正则。ELK github 上已经写好了很多有用的模式，比如日期、邮箱地址、IP4/6、URL 等。具体可参考logstash-patterns-core/patterns/grok-patterns。除此之外，还有 grok 正则表达式的debug 在线工具，能方便快速检验所写表达式是否正确。

Filebeat

Beats简介

Beats是轻量级的数据投递器（lightweight data shippers），采用Go语言编写，安装在需要捕获各种操作数据的服务器上（如 日志，metrics或网络包数据）。Beats将操作数据发送给Elasticsearch，直接或间接通过Logstash采集，这样就能够通过Kibana实现可视化。

官方提供的Beats:

Beat 说明
Filebeat tail和发送日志文件
Heartbeat ping远程服务可用性
Metricbeat 从操作系统和服务获取metric集
Packbeat 通过包嗅探监控网络和应用程序
Winlogbeat Windows事件日志获取

安装Filebeat

需要采集日志的服务器上安装Filebeat

Filebeat作为代理在服务器上运行，监视日志目录或指定日志文件，tail这些日志文件，并将内容转发给Elasticsearch或Logstash进行索引。

当启动Filebeat之后，Filebeat就会启动一个或多个探测器（prospector）来检查指定日志文件的本地路径。对于每个被探测器锁定的日志文件，Filebeat都会启动一个收割机（harvester）。每个harvester读取日志文件的新内容，并将新的日志数据发送给libbeat，然后油libbeat聚合事件再把聚合数据输出给你所配置的Filebeat。

Filebeat概览

Filebeat也是一个Beat，并且基于libbeat框架开发。

  • 安装Filebeat

注意：在采集服务器上也如同

yum install filebeat

或者手工安装(例如在CentOS 5上安装)

curl -L -O https://artifacts.elastic.co/downloads/beats/filebeat/filebeat-6.2.3-x86_64.rpm
sudo rpm -vi filebeat-6.2.3-x86_64.rpm

在CentOS 5上安装rpm包时，需要使用rpm --nosignature -ivh filebeat-6.2.3-x86_64.rpm

配置Filebeat连接所使用的SSL证书

在每个需要传输日志的服务器上都要复制SSL证书（前面已经在ELK服务器上生成的SSL证书）

  • 先将证书分发到采集日志的服务器的/tmp目录下
scp /etc/pki/tls/certs/logstash-forwarder.crt user@client_server_private_address:/tmp
  • 然后在采集日志服务器上执行如下命令将证书存放到/etc/pki/tls/certs/目录下
sudo mkdir -p /etc/pki/tls/certs
sudo cp /tmp/logstash-forwarder.crt /etc/pki/tls/certs/

配置Filebeat

对于使用rpm或deb安装的Filebeat，配置文件位于/etc/filebeat/filebeat.yml。如果是Docker运行，则位于/usr/share/filebeat/filebeat.yml。完整的配置文件案例是filebeat.reference.yml。

在/etc/filebeat/modules.d目录中，有系统已经准备好的常用服务的日志采集案例配置文件（默认禁用）

  • 配置采集系统日志（对应前述的logstrash中配置的10-syslog-filter.conf）
filebeat.prospectors:
- type: log
  enabled: true
      paths:
        - /var/log/secure
        - /var/log/messages
#        - /var/log/*.log

这里type:有两种，一种是log，一种是stdin

另外，参考How To Install Elasticsearch, Logstash, and Kibana (ELK Stack) on CentOS 7，似乎应该还要修改一个document_type类似如下，但是在最新的版本中找不到这个选项（待查）：

      document_type: syslog
  • 自定义日志：假设需要监控/home/admin/virtman/log目录下日志
filebeat.prospectors:
- type: log
  enabled: true
  paths:
    - /home/admin/virtman/log/*.log

上述设置Filebeat监视/home/admin/virtman/log目录下所有.log后缀的日志文件（单层目录）。如果要递归监视所有子目录，则配置/home/admin/virtman/log/*/*.log。

  • 配置输出

直接发送给Elasticsearch（不使用Logstash），则没有任何过滤和数据再加工

#-------------------------- Elasticsearch output ------------------------------
output.elasticsearch:
  hosts: ["192.168.0.21:9200"]

(我采用这个方法)更好的方式是采用Logstash来处理日志，此时要禁止掉上述直接输出给Elasticsearch的配置，改成如下配置：

#----------------------------- Logstash output --------------------------------
output.logstash:
  hosts: ["192.168.0.21:5044"]

配置输出给Logstash就可以实现复杂的数据过滤处理（见前述配置Logstash），详细参考 Configure Filebeat to use Logstash

  • (可选，我暂时没有配置)在hosts段落，配置缓存队列，设置如下：
    bulk_max_size: 1024
  • 配置访问证书
#----------------------------- Logstash output --------------------------------
output.logstash:
  hosts: ["192.168.0.21:5044"]

  # Optional SSL. By default is off.
  # List of root certificates for HTTPS server verifications
  #ssl.certificate_authorities: ["/etc/pki/root/ca.pem"]
  certificate_authorities: ["/etc/pki/tls/certs/logstash-forwarder.crt"]
  • 启动Filebeat
sudo systemctl start filebeat
sudo systemctl enable filebeat

Filebeat 实现 log rotation

Filebeat 默认支持 log rotation，但需要注意的是，Filebeat 不支持使用 NAS 或挂载磁盘保存日志的情况。因为在 Linux 系列的操作系统中，Filebeat 使用文件的 inode 信息判断当前文件是新文件还是旧文件。如果是 NAS 或挂载盘，同一个文件的 inode 信息会变化，导致 Filebeat 无法完整读取 log。

Kibana配置模版

  • 在Elasticsearch中加载索引模版

在Elasticsearch中，索引模版是用来定义设置和映射哪些字段需要分析。

通过Filebeat软件包已经为Filebeat安装了建议的索引模版。如果你接受filebeat.yml配置文件的默认配置，Filebeat会在成功连接到Elasticsearch时候自动加载模版。如果模版已经存在，Filebeat不会覆盖它，除非你配置Filebeat这样做。

你可以在Filebeat配置中通过配置模版加载选项，禁止自动加载模版，或者加载你自己定义的模版。

  • 配置模版加载

默认情况下，如果激活了Elasticsearch output，则Filebeat会自动加载模版文件fields.yml

可以修改默认的filebeat.yml配置文件加载不同的模版：

setup.template.name: "your_template_name"
setup.template.fields: "path/to/fields.yml"

codecs： 格式化日志数据

在 Logstash 中， codec（ 源自 coder/decoder 两个单词的首字母缩写）插件可用于格式化日志数据处理。 codec可使得Logstash更方便地与其他自定义数据格式的产品共存，如graphite（ 开源的存储图形化展示的组件）、fluent、 netflow、 collectd（ 守护进程， 是一种收集系统性能和提供各种存储方式来 存储不同值的机制）， 以及使用msgpack、json 等通用数据格式的其他产品。

参考