SpringCloud alibaba微服务实战番外四 - 搭建ELK环境并集成日志

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概述

在单体服务中我们需要查看日志只需直接在日志文件中 grep、awk 就可以获得自己想要的信息。

但是在微服务架构中，不同的服务模块一般会部署多个节点，日志散落在多个节点的日志文件中。一旦出现问题，我们就需要登录不同的服务节点分别查看日志，非常之繁琐。所以在微服务架构中，我们是需要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。

现在目前主流的分布式日志解决方案还是基于ELK（ElasticSearch、Logstash、Kibana），今天我们就动手搭建一个单机版的ELK日志收集系统并将我们的日志文件集成进去。

ELK版本：7.13.4

ElasticSearch 安装配置

说明：ElasticSearch7.13.4内置了JDK16，如果没有特殊要求，直接使用默认JDK即可。本文中直接使用ElasticSearch的默认JDK16。

  • 下载

下载地址：https://artifacts.elastic.co/downloads/elasticsearch/elasticsearch-7.13.4-linux-x86_64.tar.gz

  • 上传文件并解压缩

将下载下来的ElasticSearch上传至服务器目录/app/elasticsearch，并将其解压

cd /app/elasticsearch
tar -zxvf elasticsearch-7.13.4-linux-x86_64.tar.gz

解压完成后的目录结构如下：

ll
total 319484
drwxr-xr-x 9 elastic elastic      4096 Jul 15 02:37 elasticsearch-7.13.4
-rw-r--r-- 1 root    root    327143992 Aug  3 14:26 elasticsearch-7.13.4-linux-x86_64.tar.gz
  • 创建ElasticSearch启动用户

ElasticSearch不允许使用root用户启动，所以我们需要创建一个elastic用户用于启动ElasticSearch，并授予用户对应权限。

useradd elastic
chown -R elastic:elastic /app/elasticsearch/
  • 修改es配置

配置文件为：/app/elasticsearch/elasticsearch-7.13.4/config/elasticsearch.yml

关键配置：

cluster.name: elk-application
node.name: node-1
network.host: 0.0.0.0
http.port: 9200
discovery.seed_hosts: ["127.0.0.1"]
cluster.initial_master_nodes: ["node-1"]
  • 修改es的JVM参数

配置文件为：/app/elasticsearch/elasticsearch-7.13.4/config/jvm.options

配置内容：

-Xms4g
-Xmx4g
  • 修改系统配置文件
  1. 在/etc/sysctl.conf中增加如下配置
vm.max_map_count = 655360
  1. 在/etc/security/limits.conf后面增加如下配置
*    	soft    memlock   unlimited
*     hard    memlock   unlimited
*     hard    nofile    65536
*     soft    nofile    65536

修改完成后需要使用命令 sysctl -p 重新加载配置。

  • 切换elastic用户并启动ElasticSearch
su - elastic
cd /app/elasticsearch/elasticsearch-7.13.4/bin
./elasticsearch  # 正常启动，可以看到启动日志
或者 ./elasticsearch -d # 后台启动，看不到启动日志
  • 验证安装

在服务器执行curl 127.0.0.1:9200命令，查看输出结果，如果输出如下json数据，则表示启动成功。

{
  "name" : "node-1",
  "cluster_name" : "elk-application",
  "cluster_uuid" : "qvggIOwbTk6pVlxFlulqQg",
  "version" : {
    "number" : "7.13.4",
    "build_flavor" : "default",
    "build_type" : "tar",
    "build_hash" : "c5f60e894ca0c61cdbae4f5a686d9f08bcefc942",
    "build_date" : "2021-07-14T18:33:36.673943207Z",
    "build_snapshot" : false,
    "lucene_version" : "8.8.2",
    "minimum_wire_compatibility_version" : "6.8.0",
    "minimum_index_compatibility_version" : "6.0.0-beta1"
  },
  "tagline" : "You Know, for Search"
}

如果你服务器已经安装好了JDK环境并且想使用自己的JDK，可以修改配置/app/elasticsearch/elasticsearch-7.13.4/bin中的elasticsearch-env。

在配置ES_CLASSPATH=”$ES_HOME/lib/*”之后加入

ES_JAVA_HOME=/app/elasticsearch/elasticsearch-7.13.4/jdk # 修改为你自己的jdk地址

Kibana 安装配置

  • 下载

下载地址：https://artifacts.elastic.co/downloads/kibana/kibana-7.13.4-linux-x86_64.tar.gz

  • 上传文件并解压缩

将下载下来的Kibana上传至服务器目录/app/Kibana，并将其解压

cd /app/kibana
tar -zxvf kibana-7.13.4-linux-x86_64.tar.gz
  • 修改配置文件/kibana/kibana-7.13.4-linux-x86_64/config/kibana.yml
# 端口
server.port: 5601
# 指定本机ip让外部能访问
server.host: "0.0.0.0"
# 请求数据指向的elasticsearch服务器
elasticsearch.hosts: ["http://ip:9200"]
# 中文汉化
i18n.locale: "zh-CN"

这几个配置在配置文件中被注释掉了，直接放开注释做相应的修改即可。

  • 创建kibana启动用户

Kibana默认情况下也不允许使用root用户启动，你可以选择在启动命令后加上--allow-root参数，不过为了规范，我们还是创建一个独立用户用于启动Kibana，并授予用户对应权限。

useradd kibana
chown -R kibana:elastic /app/kibana/
  • 切换用户并使用启动kibana
su - kibana # 切换用户
./kibana
或者 ./kibana &
或者 ./kibana --allow-root # 未设置独立用户，不建议使用
  • 访问

通过浏览器输入http://ip:5601/即可访问kibana

image-20210804091916969

安全加固

我们刚刚部署的Kibana是不需要密码就可以登录的，这样谁都可以kibana访问并且更改索引数据，在生产环境中为了保证数据的安全，我们必须得给kibana加上密码，保证用户登录后可进行操作。

主要是利用elasticsearch自带的xpack作为权限验证功能。操作步骤如下：

1. 修改ES配置开启 X-PACK

修改ElasticSearch的配置文件，/app/elasticsearch/elasticsearch-7.13.4/config/elasticsearch.yml，开启x-pack

xpack.security.enabled: true
xpack.security.transport.ssl.enabled: true

2. 重启ElasticSearch

./bin/elasticsearch -d

3. 初始化用户密码

cd /app/elasticsearch/elasticsearch-7.13.4/bin
./elasticsearch-setup-passwords interactive

执行后会出现下面的内容，让你设置对应的密码，输入 y 继续

Initiating the setup of passwords for reserved users elastic,apm_system,kibana,kibana_system,logstash_system,beats_system,remote_monitoring_user.
You will be prompted to enter passwords as the process progresses.
Please confirm that you would like to continue [y/N]y

...
Changed password for user [apm_system]
Changed password for user [kibana_system]
Changed password for user [kibana]
Changed password for user [logstash_system]
Changed password for user [beats_system]
Changed password for user [remote_monitoring_user]
Changed password for user [elastic]

4. 设置证书

启用x-pack后ElasticSearch的启动日志会报Caused by: javax.net.ssl.SSLHandshakeException: No available authentication scheme的异常，原因是因为缺少CA证书，所以我们需要给其生成一个。

./bin/elasticsearch-certutil ca

看到提示后直接回车即可，不用设置密码

If you elect to generate PEM format certificates (the -pem option), then the output will
be a zip file containing individual files for the CA certificate and private key

Please enter the desired output file [elastic-stack-ca.p12]:  # 直接回车
Enter password for elastic-stack-ca.p12 : # 直接回车

之后我们在ElasticSearch的安装目录下会看到这个证书文件elastic-stack-ca.p12

image-20210810155756353

现在我们借助生成的这个证书文件生成p12秘钥

./bin/elasticsearch-certutil cert --ca elastic-stack-ca.p12

看到提示后还是直接回车，不设置密码

Enter password for CA (elastic-stack-ca.p12) :  # 直接回车
Please enter the desired output file [elastic-certificates.p12]: # 回车
Enter password for elastic-certificates.p12 : # 回车

# 文件路径
Certificates written to /app/elasticserach/elasticsearch-7.13.4/elastic-certificates.p12

此时文件如下：

image-20210810161046194

在config目录下创建certs目录，并将生成的秘钥文件拷贝进去

mkdir certs
cp ../elastic-certificates.p12 certs/elastic-certificates.p12

再次修改ElasticSearch的配置文件elasticsearch.yml中xpack相关配置

xpack.security.enabled: true
xpack.security.transport.ssl.enabled: true
xpack.security.transport.ssl.verification_mode: certificate
xpack.security.transport.ssl.keystore.path: certs/elastic-certificates.p12
xpack.security.transport.ssl.truststore.path: certs/elastic-certificates.p12

接着再次重启ElasticSearch后错误消失。

5. 修改Kibana配置

修改kibana配置文件/app/kibana/kibana-7.13.4-linux-x86_64/config/kibana.yml

elasticsearch.username: "elastic" 
elasticsearch.password: "changeMe"

5. 重新启动kibana

6. 验证

使用curl访问ElasticSearch提示需要密码

{
  "error": {
    "root_cause": [
      {
        "type": "security_exception",
        "reason": "missing authentication credentials for REST request [/]",
        "header": {
          "WWW-Authenticate": "Basic realm=\"security\" charset=\"UTF-8\""
        }
      }
    ],
    "type": "security_exception",
    "reason": "missing authentication credentials for REST request [/]",
    "header": {
      "WWW-Authenticate": "Basic realm=\"security\" charset=\"UTF-8\""
    }
  },
  "status": 401
}

带上密码后重新调用，显示正常

curl --user elastic:password http://ip:9200/

{
  "name" : "node-1",
  "cluster_name" : "efk-application",
  "cluster_uuid" : "qvggIOwbTk6pVlxFlulqQg",
  "version" : {
    "number" : "7.13.4",
    "build_flavor" : "default",
    "build_type" : "tar",
    "build_hash" : "c5f60e894ca0c61cdbae4f5a686d9f08bcefc942",
    "build_date" : "2021-07-14T18:33:36.673943207Z",
    "build_snapshot" : false,
    "lucene_version" : "8.8.2",
    "minimum_wire_compatibility_version" : "6.8.0",
    "minimum_index_compatibility_version" : "6.0.0-beta1"
  },
  "tagline" : "You Know, for Search"
}

重新登录kibana需要使用密码，需要使用elastic账户登录

image-20210804105311328

登录后在kibana中可以对用户和角色进行管理。

image-20210804110359404

Logstash安装配置

  • 下载

下载地址：https://artifacts.elastic.co/downloads/logstash/logstash-7.13.4-linux-x86_64.tar.gz

  • 上传文件并解压缩

将下载下来的logstash上传至服务器目录/app/logstash，并将其解压

cd /app/logstash
tar -zxvf logstash-7.13.4-linux-x86_64.tar.gz
  • 修改配置文件

在/app/logstash/logstash-7.13.4/config中复制logstash-sample.conf为logstash.conf，并修改里面的内容：

cp logstash-sample.conf logstash.conf
input {
  beats {
    port => 5044
  }
}

output {
  elasticsearch {
    hosts => ["http://ip:9200"]
    index => "%{[@metadata][beat]}-%{[@metadata][version]}-%{+YYYY.MM.dd}"
    user => "elastic"
    password => "password"
  }
}

主要修改host、user、password的属性值。

  • 启动logstash
./logstash -f ../config/logstash.conf

通过上面的安装配置我们已经将ELK环境搭建完毕，接下来需要将日志集成进来。

集成日志

日志接入到ELK有多种形式，最常见的就是使用FileBeat。此时Filebeat扮演日志代理的角色，安装在生成日志文件的计算机上，跟踪它们，并将数据转发到Logstash以进行更高级的处理，或者直接转发到Elasticsearch进行索引。

image-20220323223934619

这种方式实现比较简单，在我 “运维监控” 系列文章中有详细介绍，感兴趣的同学可以移步查看。

ELK实战二 - 日志集成

今天我们介绍另外一种方式，使用logstash-logback-encoder直接将logback日志推送到logstash。

配置 logstash 输出到 elasticsearch

操作步骤如下：

  1. 引入logstash插件包
<dependency>
  <groupId>net.logstash.logback</groupId>
  <artifactId>logstash-logback-encoder</artifactId>
  <version>6.6</version>
</dependency>
  1. 修改logback-spring.xml，配置logstash到appender
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration debug="false">
	<!--定义日志文件的存储地址 -->
	<property name="LOG_HOME" value="./logs" />
	<property name="LOG_NAME" value="cloud_gateway" />

	<springProperty scope="context" name="applicationName" source="spring.application.name"/>
	...
	<!--LogStash-->
	<appender name="logstash" class="net.logstash.logback.appender.LogstashTcpSocketAppender">
    <!--logstash的请求地址-->
		<destination>172.xx.0.xxx:5064</destination>
		<encoder charset="UTF-8" class="net.logstash.logback.encoder.LogstashEncoder">
			<customFields>{"serverName":"${applicationName}"}</customFields>
		</encoder>
	</appender>


	<!-- 日志输出级别 -->
	<root level="INFO">
		...
		<appender-ref ref="logstash"/>
	</root>

</configuration>

文件中删除了不相关的配置，值得注意的是这里定义了一个静态常量appllicationName，从配置文件中读取spring.application.name的值，并通过customFields自定义字段serverName传输到了logstash。

  1. 修改logstash的配置文件，logstash.conf
input {
  tcp {
    port => 5064
    codec => json_lines
    type => "cloud_alibaba"
  }
}

output {
  # 如果不需要打印可以直接删除
  stdout{
    codec => rubydebug
  }

  # 通过type用于区分不同来源的日志
  if [type] == "cloud_alibaba"{
    elasticsearch {
      hosts => ["http://localhost:9200"]
      index => "%{[serverName]}-%{+YYYY.MM.dd}"
      user => "elastic"
      password => "changeMe"
    }
  }
}

logstash需要使用tcp协议接受logstash传来的日志，并使用customFields中定义的serverName动态建立索引。

  1. 重新启动logstash 以及后端服务

image-20210812174108509

通过logstash的启动面板可以看到日志已经传输到了ElasticSearch，并且已经使用cloud-gateway作为索引名。

kibana操作

日志传输到ElasticSearch后我们就需要借助kibana将日志展示出来。

首先我们需要登录kibana，创建索引模式

image-20210813093856581

使用cloud-gateway-*作为索引名称，然后点下一步并保存。

然后就可以在Discover中查看日志了。

image-20210813094823130

可以通过左侧添加对应的字段。

当然也可以流式传输实时查看日志

image-20210813095002557

至于kibana的其他功能就需要各位自己去摸索了。

logback动态读取logstash的路径

上面我们配置logstash输出到elasticsearch的时候是直接写死了destination的配置

<destination>172.xx.0.xxx:5064</destination>

那在实际开发的时候我们肯定不能这样，环境不同logstash的路径也不同，所以我们需要从nacos配置中心读取对应logstash的地址。

小提示，springboot读取配置文件是有优先级的，如果使用默认的logback.xml或者logback-spring.xml为配置文件名则会读取不到nacos上的配置，他会先于配置中心加载。所以我们这里需要使用自定义配置文件。

  1. 修改nacos配置中心service对应的配置文件，配置自定义日志名称以及logstash的路径
logging:
  config: classpath:logback-custom.xml
  
logstash:
  destination: 172.xx.0.xxx:5064
  1. 修改日志配置文件为 logback-custom.xml
  1. 在logback-custom.xml中定义常量，从配置中心读取配置，并修改destination属性的值
<springProperty scope="context" name="logstashDestination" source="logstash.destination"/>
...
<destination>${logstashDestination}</destination>

通过上面三步操作，我们的logback就可以直接从nacos配置文件中加载logstash的相关配置了。

小结

ELK集中式日志是分布式架构中必不可少的一个组件，本文详细介绍了ELK基础环境的安装配置，希望对各位有所帮助。

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