利用ELK分析Nginx日誌

一、服務介紹

1.1、ELK

ELK是三個開源軟件的縮寫，分別表示：Elasticsearch , Logstash, Kibana , 它們都是開源軟件。新增了一個FileBeat，它是一個輕量級的日誌收集處理工具(Agent)，Filebeat佔用資源少，適合於在各個服務器上搜集日誌後傳輸給Logstash，官方也推薦此工具。

Elasticsearch是個開源分佈式搜索引擎，提供蒐集、分析、存儲數據三大功能。它的特點有：分佈式，零配置，自動發現，索引自動分片，索引副本機制，restful風格接口，多數據源，自動搜索負載等。

Logstash 主要是用來日誌的蒐集、分析、過濾日誌的工具，支持大量的數據獲取方式。一般工作方式爲c/s架構，client端安裝在需要收集日誌的主機上，server端負責將收到的各節點日誌進行過濾、修改等操作在一併發往elasticsearch上去。

Kibana 也是一個開源和免費的工具，Kibana可以爲 Logstash 和ElasticSearch 提供的日誌分析友好的 Web 界面，可以幫助彙總、分析和搜索重要數據日誌。

1.2、Nginx

Nginx("engine x") 是一個高性能的HTTP和反向代理服務器，也是一個IMAP/POP3/SMTP代理服務器。Nginx 是由 Igor Sysoev 爲俄羅斯訪問量第二的 Rambler.ru 站點開發的，第一個公開版本0.1.0發佈於2004年10月4日。其將源代碼以類BSD許可證的形式發佈，因它的穩定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統資源的消耗而聞名。Nginx是一款輕量級的Web服務器/反向代理服務器及電子郵件（IMAP/POP3）代理服務器，並在一個BSD-like 協議下發行。由俄羅斯的程序設計師Igor Sysoev所開發，供俄國大型的入口網站及搜索引擎Rambler（俄文：Рамблер）使用。其特點是佔有內存少，併發能力強，事實上nginx的併發能力確實在同類型的網頁服務器中表現較好，中國大陸使用nginx網站用戶有：新浪、網易、騰訊等。

本文中前端使用了nginx的反向代理功能，並使用了nginx的HTTP功能。

1.3、Kafka

Kafka是由Apache軟件基金會開發的一個開源流處理平臺，由Scala和Java編寫。Kafka是一種高吞吐量的分佈式發佈訂閱消息系統，它可以處理消費者規模的網站中的所有動作流數據。這種動作（網頁瀏覽，搜索和其他用戶的行動）是在現代網絡上的許多社會功能的一個關鍵因素。這些數據通常是由於吞吐量的要求而通過處理日誌和日誌聚合來解決。對於像Hadoop一樣的日誌數據和離線分析系統，但又要求實時處理的限制，這是一個可行的解決方案。Kafka的目的是通過Hadoop的並行加載機制來統一線上和離線的消息處理，也是爲了通過集羣來提供實時的消息。

二、架構要求

2.1、架構描述

使用filebeat收集nginx日誌，輸出到kafka;logstash從kafka中消費日誌，通過grok進行數據格式化，輸出到elasticsearch中,kibana從elasticsearch中獲取日誌，進行過濾出圖.

2.2、系統版本

CentOS Linux release 7.2.1511 (Core)
3.10.0-514.26.2.el7.x86_64

2.3、軟件版本

jdk1.8.0_144
nginx-1.12.2
filebeat-6.3.2
awurstmeister/kafka(docker image)
logstash-6.5.4
elasticsearch-6.4.0
kibana-6.4.0

三、linux系統環境配置與優化

#查看服務器硬件信息
dmidecode|grep "Product Name"

#查看CPU型號
grep name /proc/cpuinfo

#查看CPU個數
grep "physical id" /proc/cpuinfo

#查看內存大小
grep MemTotal /proc/meminfo

四、系統初始化

4.1、關閉防火牆

systemctl stop filewalld

4.2、關閉selinux

setenforce 0
sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/selinux/config

4.3、添加普通賬戶

useradd elsearch
echo "******"|passwd --stdin elsearch

4.4、配置yum源

cat /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
[base]
name=CentOS-$releasever
enabled=1
failovermethod=priority
baseurl=http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/centos/$releasever/os/$basearch/
gpgcheck=1
gpgkey=http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/centos/RPM-GPG-KEY-CentOS-7

[updates]
name=CentOS-$releasever
enabled=1
failovermethod=priority
baseurl=http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/centos/$releasever/updates/$basearch/
gpgcheck=1
gpgkey=http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/centos/RPM-GPG-KEY-CentOS-7

[extras]
name=CentOS-$releasever
enabled=1
failovermethod=priority
baseurl=http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/centos/$releasever/extras/$basearch/
gpgcheck=1
gpgkey=http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/centos/RPM-GPG-KEY-CentOS-7

4.5、清理開機自啓動服務

for i in `chkconfig --list|grep 3:on |awk '{print $1}'`;do chkconfig$i off;done
for i in crond network rsyslog sshd;do chkconfig --level 3 $ion;done
chkconfig --list|grep 3:on

4.6、服務器時間同步

echo '*/5 * * * * /usr/sbin/ntpdate time.windows.com > /dev/null2>&1' >>/var/spool/cron/root

4.7、加大文件描述符

echo '* - nofile 65535' >> /etc/security/limits.conf
tail -1 /etc/security/limits.conf
#重新登陸後生效(無需重啓)
ulimit -n(重新登陸後查看)

4.8、內核參數調優(可不操作)

\cp /etc/sysctl.conf /etc/sysctl.conf.bak
cat>>/etc/sysctl.conf<<EOF
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.ipv4.tcp_synack_retries = 2
net.ipv4.tcp_syn_retries = 2
net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000
net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800
net.core.wmem_default = 8388608
net.core.rmem_default = 8388608
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.ipv4.tcp_rmem=4096 87380 16777216
net.ipv4.tcp_wmem=4096 65536 16777216
net.core.netdev_max_backlog = 32768
net.core.somaxconn = 32768
net.ipv4.tcp_syncookies=1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout=1
net.ipv4.tcp_keepalive_time=1200
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65536
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535
EOF
/sbin/sysctl -p

五、部署開始

5.1、更改nginx日志輸出格式

5.1.1、定義日誌格式

cat /etc/nginx/nginx.conf
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local]"$request" '
'$status$body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

5.1.2、加載日誌格式到對應域名配置中

cat /etc/nginx/conf.d/vhost/api.mingongge.com.cn.conf
server {
listen 80;
server_name  newtest-msp-api.mingongge.com.cn;
access_log   /var/log/nginx/api.mingongge.com.cn.log main;
}

5.1.3、reload生效

nginx -s reload

5.1.4、清空原輸出文件，並查看輸出的日誌格式

:> /var/log/nginx/api.mingongge.com.cn.log
tailf /var/log/nginx/api.mingongger.com.cn.log
1xx.2xx.72.175 - - [18/Mar/2019:13:51:17 +0800] "GET/user/fund/113 HTTP/1.1" 200 673 "-" "Mozilla/5.0 (WindowsNT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) sun/1.5.6 Chrome/69.0.3497.106Electron/4.0.3 Safari/537.36" "-"

5.2、配置kafka

測試環境使用docker起的kafka，kafka部署掠過,以下任選一種

5.2.1、方法一創建kafka topic

./kafka-topics.sh --create --topic nginxlog --replication-factor 1--partitions 1 --zookeeper localhost:2181

5.2.2、方法二

auto.create.topics.enable=true

開啓kafka自動創建topic配置

5.2.3、filebeat部署完成後確認kafka topic中有數據

./kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 192.168.0.53:9091--from-beginning --topic nginxlog

輸出如下

{"@timestamp":"2019-03-14T07:16:50.140Z","@metadata":{"beat":"filebeat","type":"doc","version":"6.3.2","topic":"nginxlog"},"fields":{"log_topics":"nginxlog"},"beat":{"version":"6.3.2","name":"test-kafka-web","hostname":"test-kafka-web"},"host":{"name":"test-kafka-web"},"source":"/var/log/nginx/newtest-msp-api.mingongge.com.cn-80.log","offset":114942,"message":"116.226.72.175- - [14/Mar/2019:15:16:49 +0800] newtest-msp-api.mingongge.com.cn POST\"/upstream/page\" \"-\" 200 6314\"http://newtest-msp-crm.mingongge.com.cn/\" 200 192.168.0.49:60070.024 0.024 \"Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36(KHTML, like Gecko) Chrome/70.0.3538.67 Safari/537.36\"\"-\""}
Processed a total of 7516 messages

測試環境中kafka地址爲

192.168.0.53:9091

5.3、配置filebeat收集nginx日誌

5.3.1、安裝filebeat

cd /opt/ && wget http://download.mingongge.com.cn/download/software/filebeat-6.3.2-x86_64.rpm
yum localinstall filebeat-6.3.2-x86_64.rpm -y

5.3.2、編輯配置文件

cat /etc/filebeat/filebeat.yml

filebeat.prospectors:
- input_type: log
enabled: true
paths:
- /var/log/nginx/api.mingongge.com.cn.log#收集日誌路徑
fields:
log_topics: nginxlog #kafka中topic名稱
json.keys_under_root: true
json.overwrite_keys: true

output.kafka:
enabled: true
hosts:["192.168.0.53:9091"] #kafka地址
topic:'%{[fields][log_topics]}' #kafka中topic名稱
partition.round_robin:
reachable_only: false
compression: gzip
max_message_bytes: 1000000
required_acks: 1

5.3.3、啓動filebeat& 開機啓動

systemctl start filebeat
systemctl enable filebeat

5.4、配置logstash

5.4.1 編輯配置

cat /usr/local/logstash/config/nginx.conf
input {
kafka {
type =>"nginxlog"
topics =>["nginxlog"]
bootstrap_servers=> ["192.168.0.53:9091"]
group_id =>"nginxlog"
auto_offset_reset=> latest
codec =>"json"
}
}

filter {
if [type] == "nginxlog"{
grok {
match => {"message" => "%{COMBINEDAPACHELOG}" }
remove_field =>"message"
}
date {
match => ["timestamp" , "dd/MMM/YYYY:HH:mm:ss Z" ]
}
geoip {
source =>"clientip"
target =>"geoip"
database =>"/usr/local/logstash/config/GeoLite2-City.mmdb"
add_field => ["[geoip][coordinates]", "%{[geoip][longitude]}" ] #添加字段coordinates，值爲經度
add_field => ["[geoip][coordinates]", "%{[geoip][latitude]}" ] #添加字段coordinates，值爲緯度
}
mutate {
convert => ["[geoip][coordinates]", "float"]
}
useragent {
source =>"agent"
target =>"userAgent"
}
}
}
output {
if [type] == 'nginxlog' {
elasticsearch {
hosts =>["http://192.168.0.48:9200"]
index =>"logstash-nginxlog-%{+YYYY.MM.dd}"
}
stdout {codec =>rubydebug}
}
}

5.4.2、使用配置文件啓動logstash服務，觀察輸出

/usr/local/logstash/bin/logstash -f nginx.conf

{
"httpversion"=> "1.1",
"verb" =>"GET",
"auth"=> "-",
"@timestamp"=> 2019-03-18T06:41:27.000Z,
"type"=> "nginxlog",
"json"=> {},
"source"=> "/var/log/nginx/newtest-msp-api.mingongge.com.cn-80.log",
"fields" =>{
"log_topics"=> "nginxlog"
},
"response"=> "200",
"offset"=> 957434,
"host"=> {
"name" =>"test-kafka-web"
},
"beat"=> {
"hostname"=> "test-kafka-web",
"version"=> "6.3.2",
"name"=> "test-kafka-web"
},
"bytes"=> "673",
"request"=> "/user/fund/113",
"timestamp"=> "18/Mar/2019:14:41:27 +0800",
"referrer"=> "\"-\"",
"userAgent"=> {
"os"=> "Windows",
"major" => "4",
"patch"=> "3",
"build"=> "",
"minor"=> "0",
"os_name"=> "Windows",
"device"=> "Other",
"name"=> "Electron"
},
"geoip"=> {
"ip" => "1xx.2xx.72.175",
"country_name" => "China",
"coordinates" => [
[0] 121.4012,
[1] 31.0449
],
"region_name" => "Shanghai",
"location" => {
"lat"=> 31.0449,
"lon"=> 121.4012
},
"continent_code" => "AS",
"timezone" => "Asia/Shanghai",
"longitude" => 121.4012,
"city_name" => "Shanghai",
"country_code2" => "CN",
"region_code" => "SH",
"latitude" => 31.0449,
"country_code3" => "CN"
},
"@version"=> "1",
"clientip"=> "1xx.2xx.72.175",
"ident"=> "-",
"agent"=> "\"Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36(KHTML, like Gecko) sun/1.5.6 Chrome/69.0.3497.106 Electron/4.0.3Safari/537.36\""
}

5.4.3、後臺啓動logstash

確認出現以上輸出後，將logstash分離出當前shell,並放在後臺運行

nohup /usr/local/logstash/bin/logstash -f nginx.conf &>/dev/null &

5.5、kibana配置

5.5.1、修改kibana配置

/usr/local/kibana-6.5.4-linux-x86_64/config/kibana.yml #增加高德地圖
tilemap.url:'http://webrd02.is.autonavi.com/appmaptile?lang=zh_cn&size=1&scale=1&style=7&x={x}&y={y}&z={z}'

5.5.2、創建Index Pattern