实战系列Flume + kafka + HDFS构建日志采集系统
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了实战系列Flume + kafka + HDFS构建日志采集系统相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
本文转载自:http://shift-alt-ctrl.iteye.com/blog/2339981
Flume是一个非常优秀日志采集组件,类似于logstash,我们通常将Flume作为agent部署在application server上,用于收集本地的日志文件,并将日志转存到HDFS、kafka等数据平台中;关于Flume的原理和特性,我们稍后详解,本文只简述如何构建使用Flume + kafka + HDFS构建一套日志采集系统。
Flume:作为agent部署在每个application server,指定需要收集的日志文件列表,日志文件通常为application通过logback等生成。(本文基于Flume 1.7.0)
kafka:基于Flume,将“准实时”数据发送给kafka;比如“tail”某个文件的实时数据。对于实时数据分析组件或者同类型的数据消费者,可以通过kafka获取实时数据。(kafka 0.9.0)
HDFS:基于Flume,将“历史数据”保存在HDFS,“历史数据”比如“每天rotate生成的日志文件”,我们熟悉的catalina.out文件,每天都rotate生成一个新的。当然对于“准实时”数据也可以保存在HDFS中,Flume支持将“tail”的数据每隔?小时生成一个HDFS文件等。通常情况下,我们将“历史数据”保存在HDFS,而不是“实时数据”。(hadoop 2.6.5)
对于历史数据,我们基于Flume的Spooling方式将数据转存在HDFS中;对于“准实时”数据,我们基于Flume的Tail方式将数据转存在kafka中。
HDFS准备
首先,我们需要一个hadoop平台,用于保存历史数据,我们所采集的数据通常为“日志数据”,搭建hadoop平台过程此处不再赘言。
我们规划的5台hadoop,2个namenode基于HA方式部署,3个datanode;其中namenode为4Core、8G、200G配置,datanode为8Core、16G、2T配置,blockSize为128M(日志文件大小普遍为2G左右,每个小时,大概在100M左右),replication个数为2。
Kafka准备
kafka的目的就是接收“准实时”数据,受限于kafka的本身特性,我们尽量不要让kafka存储太多的数据,即消息消费端尽可能的快(尽可能短的中断时间)。我们的集群为4个kafka实例,8Core、16G、2T配置,replication个数为2,数据持久时间为7天。kafka和hadoop都依赖于zookeeper集群,zk的集群是额外搭建的。
比较考验设计的事情,是如何设计Topic;当kafka集群上topic数量过多时,比如一个“tail”的文件分配一个topic,将会对kafka的性能带来巨大挑战,同时Topic太多会导致消息消费端编码复杂度较高;另一个方面,如果Topic过少,比如一个project中所有的“tail”的文件归属一个Topic,那么次topic中的数据来自多个文件,那么数据分拣的难度就会变大。
我个人的设计理念为:一个project中,每个“tail”的文件一个topic,无论这个project部署了多少实力,同一个“tail”文件归为一个topic;比如order-center项目中有一个业务日志pay.log,此project有20台实例,我们的topic名字为order-center-pay,那么这20个实例中的order.log会被收集到此topic中,不过为了便于数据分拣,order.log中每条日志都会携带各自的“local IP”。
kafka的配置样例(server.properties):
broker.id=1
listeners=PLAINTEXT://10.0.1.100:9092
port=9092
#host.name=10.0.1.100
num.network.threads=3
num.io.threads=8
num.io.threads=8
num.network.threads=8
num.partitions=1
socket.send.buffer.bytes=102400
socket.receive.buffer.bytes=102400
socket.request.max.bytes=104857600
log.dirs=/data/kafka
num.partitions=1
num.recovery.threads.per.data.dir=1
default.replication.factor=2
log.flush.interval.messages=10000
log.flush.interval.ms=1000
log.retention.hours=168
log.segment.bytes=1073741824
log.retention.check.interval.ms=300000
zookeeper.connect=10.0.1.10:2181,10.0.1.11:2181,10.0.2.10:2181/kafka
zookeeper.connection.timeout.ms=6000
delete.topic.enable=true
min.insync.replicas=1
zookeeper.session.timeout.ms=6000
kafka不是本文的介绍重点,所以请你参考本人的其他博文获取更多的资讯。
Flume配置
根据我们的架构设计要求,实时数据发给kafka,历史数据发给HDFS;Flume完全可以满足我们这些要求,在Flume中,Spooling模式可以扫描一个文件目录下所有的文件,并将新增的文件发送给HDFS;同时其TAILDIR模式中,可以扫描一个(或者多个)文件,不断tail其最新追加的信息,然后发送给kafka。基本概念:
source:源文件、源数据端,指定Flume从何处采集数据(流)。Flume支持多种source,比如“Avro source”(类似RPC模式,接收远端Avro客户端发送的数据Entity)、“Thrift Source”(Thrift客户端发送的数据)、“Exec Source”(linux指令返回的数据条目)、“Kafka Source”、“Syslog Source”、“Http Source”等等。
我们本文主要涉及到Spooling和Taildir两种,Taildir是1.7新增的特性,在此之前,如果想实现tail特性,需要使用“Exec Source”来模拟,或者自己开发代码。
channel:通道,简单而言就是数据流的缓冲池,多个source的数据可以发送给一个channel,在channel内部可以对数据进行cache、溢出暂存、流量整形等。目前Flume支持“Memory Channel”(数据保存在有限空间的内存中)、“JDBC Channel”(数据暂存在数据库中,保障恢复)、“Kafka Channel”(暂存在kafka中)、“File Channel”(暂存在本地文件中);除Memory之外,其他的channel都支持持久化,可以在故障恢复、sink离线或者无sink等场景下提供有效的担保机制,避免消息丢失和流量抗击。
sink:流输出端,每个channel都可以对应一个sink,每个sink可以指定一种类型的存储方式,目前Flume支持的sink类型比较常用的有“HDFS Sink”(将数据保存在hdfs中)、“Hive Sink”、“Logger Sink”(特殊场景,将数据以INFO级别输出到控制台,通常用于测试)、“Avro Sink”、“Thrift Sink”、“File Roll Sink”(转存到本地文件系统中)等等。
本文不详细介绍Flume的特性,我们只需要简单知道一些概念即可,source、channel、sink这种模型就是pipeline,一个source的数据可以“复制”到多个channels(扇出),当然多个source也可以聚集到一个channel中,每个channel对应一个sink。每种类型的source、channel、sink都有各自的配置属性,用于更好的控制数据流。
Flume是java语言开发,所以我们在启动Flume之前,需要设定JVM的堆栈大小等选参,以免Flume对宿主机器上的其他application带来负面影响。在conf目录下,修改flume-env.sh:
export JAVA_OPTS="-Dcom.sun.management.jmxremote -verbose:gc -server
-Xms1g -Xmx1g -XX:NewRatio=3 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxMetaspaceSize=128M
-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CompressedClassSpaceSize=128M
-XX:MaxTenuringThreshold=5 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps
-Xloggc:/opt/flume/logs/server-gc.log.$(date +%F)
-XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=1 -XX:GCLogFileSize=64M"
本人限定Flume的JVM堆大小为1G,如果你的机器内存空闲较多或者收集的数据文件较多,可以考虑适度增大此值。
除此之外,就是flume的启动配置文件了(flume-conf.properties),如下配置我们模拟一个收集nginx日志的场景:
##main
nginx.channels=ch-spooling ch-tail
nginx.sources=spooling-source tail-source
nginx.sinks=hdfs-spooling kafka-tail
##channel
nginx.channels.ch-spooling.type=file
nginx.channels.ch-spooling.checkpointDir=/data/flume/.flume/file-channel/ch-spooling/checkpoint
nginx.channels.ch-spooling.dataDirs=/data/flume/.flume/file-channel/ch-spooling/data
nginx.channels.ch-spooling.capacity=1000
nginx.channels.ch-spooling.transactionCapacity=100
nginx.channels.ch-spooling.capacity=100000
nginx.channels.ch-tail.type=file
nginx.channels.ch-tail.checkpointDir=/data/flume/.flume/file-channel/ch-tail/checkpoint
nginx.channels.ch-tail.dataDirs=/data/flume/.flume/file-channel/ch-tail/data
nginx.channels.ch-tail.capacity=1000
nginx.channels.ch-tail.transactionCapacity=100
nginx.channels.ch-tail.capacity=100000
##source,历史数据
nginx.sources.spooling-source.type=spooldir
nginx.sources.spooling-source.channels=ch-spooling
##指定logs目录
nginx.sources.spooling-source.spoolDir=/data/logs/nginx
##开启header,此后event将携带此header
nginx.sources.spooling-source.fileHeader=true
nginx.sources.spooling-source.fileHeaderKey=file
##header中增加文件名
nginx.sources.spooling-source.basenameHeader=true
nginx.sources.spooling-source.basenameHeaderKey=basename
##日志发送完毕后,是否删除此源文件,
#“immediate”表示发送完毕后立即删除,可以节约磁盘空间
nginx.sources.spooling-source.deletePolicy=never
##包含的文件的列表,我们约定所有的日志每天rotate,
##格式为“<filename>.log-<yyyyMMdd>”
##当前的日志,不会被包含进来。
nginx.sources.spooling-source.includePattern=^.*.log-.+$
nginx.sources.spooling-source.consumeOrder=oldest
nginx.sources.spooling-source.recursiveDirectorySearch=false
nginx.sources.spooling-source.batchSize=100
nginx.sources.spooling-source.inputCharset=UTF-8
##如果编解码失败,忽略相应的字符。
nginx.sources.spooling-source.decodeErrorPolicy=IGNORE
nginx.sources.spooling-source.selector.type=replicating
nginx.sources.spooling-source.interceptors=i1 i2
##使用timestamp拦截器,将会在event header中增加时间戳字段
nginx.sources.spooling-source.interceptors.i1.type=timestamp
##使用host拦截器,将会在event header中增加"host"字段,值为ip
nginx.sources.spooling-source.interceptors.i2.type=host
nginx.sources.spooling-source.interceptors.i2.useIP=true
nginx.sources.spooling-source.interceptors.i2.hostHeader=host
nginx.sources.tail-source.type=TAILDIR
nginx.sources.tail-source.channels=ch-tail
##本人不想写flume的扩展代码,所以就为每个tail的文件指定一个group
nginx.sources.tail-source.filegroups=www error
nginx.sources.tail-source.filegroups.www=/data/logs/nginx/www.log
nginx.sources.tail-source.filegroups.error=/data/logs/nginx/error.log
##对于taildir,需要间歇性的保存tail文件的位置,以便中断后可以继续
##json格式文件
nginx.sources.tail-source.positionFile=/data/flume/.flume/ch-tail/taildir_position.json
##每个tail的文件,创建一个kafka topic
nginx.sources.tail-source.headers.www.topic=nginx-www
nginx.sources.tail-source.headers.error.topic=nginx-error
nginx.sources.tail-source.skipToEnd=true
nginx.sources.tail-source.interceptors=i1 i2
nginx.sources.tail-source.interceptors.i1.type=timestamp
nginx.sources.tail-source.interceptors.i2.type=host
nginx.sources.tail-source.interceptors.i2.useIP=true
nginx.sources.tail-source.interceptors.i2.hostHeader=host
##spooling历史数据
nginx.sinks.hdfs-spooling.channel=ch-spooling
nginx.sinks.hdfs-spooling.type=hdfs
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.fileType=DataStream
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.writeFormat=Text
##保存在hdfs中,路径表达了日志分类信息,第一级为<project>
##第二级为<date>
##即同一个项目的日子,按照日期汇总。
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.path=hdfs://hadoop-ha/logs/nginx/%Y-%m-%d
##hdfs的文件名中包括此源文件所在的host地址,便于数据分拣
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.filePrefix=%{basename}.[%{host}]
##对于spooling的文件,文件名尽可能接近原始名称,所以suffix值为空
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.fileSuffix=
##文件在同步过程中,后缀为.tmp
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.inUseSuffix=.tmp
##不按照时间间隔滚动生成新文件
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.rollInterval=0
##1G,当文件大小达到1G后,滚动生成新文件
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.rollSize=1073741824
##不按照event条数滚动生成新文件
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.rollCount=0
##IO通道空闲60S秒后,关闭
nginx.sinks.hdfs-spooling.hdfs.idleTimeout=60
##tail实时数据
nginx.sinks.kafka-tail.channel=ch-tail
nginx.sinks.kafka-tail.type=org.apache.flume.sink.kafka.KafkaSink
##kafka集群地址,可以为其子集
nginx.sinks.kafka-tail.kafka.bootstrap.servers=10.0.3.78:9092,10.0.4.78:9092,10.0.4.79:9092,10.0.3.77:9092
##注意,topic中不支持参数化
##但是为了提高扩展性,我们把topic信息通过header方式控制
#nginx.sinks.kafka-tail.kafka.topic=nginx-%{filename}
##default 100,值越大,网络效率越高,但是延迟越高,准实时
nginx.sinks.kafka-tail.flumeBatchSize=32
nginx.sinks.kafka-tail.kafka.producer.acks=1
##use Avro-event format,will contain flume-headers
##default : false
nginx.sinks.kafka-tail.useFlumeEventFormat=false
这是一个很长的配置文件,各个配置项的含义大家可以去官网查阅,我们需要注意几个地方:
checkpoint、data目录,最好指定,这对以后排查问题很有帮助
channel,我们需要显示声明其类型,通常我们使用file,对流量抗击有些帮助,前提是指定的目录所在磁盘空间应该相对充裕和高速。
header并不会真的会写入sink,header信息只是在source、channel、sink交互期间有效;我们可以通过header标记一个event流动的特性。
对于spooling source,建议开启basename,即文件的实际名称,我们可以将此header传递到sink阶段。
所有涉及到batchSize的特性,都是需要权衡的:在发送效率和延迟中做出合理的决策。
interceptor是Flume很重要的特性,可以帮助我们在source生命周期之后做一些自定义的操作,比如增加header、内容修正等;此时我们需要关注一些性能问题。
对于taildir,filegroups中可以指定多个值,我的设计原则是一个tail文件对应一个group名称,目前还没有特别好的办法来通配tail文件,只能逐个声明。
对于kafka sink,topic信息可以通过“kafka.topic”指定,也可以在通过header指定(headers.www.topic,“www”对应group名称,“topic”是header的key名称)。为了灵活性,我更倾向于在headers中指定topic。
hdfs sink需要注意其roll的时机,目前影响roll时机的几个参数“minBlockReplicas”、“rollInterval”(根据时间间隔)、“rollSize”(根据文件尺寸)、“rollCount”(根据event条数);此外“round”相关的选项也可以干预滚动生成新文件的时机。
关于hdfs sink折磨了我很久,flume每次flush都将生成一个新的hdfs文件,最终导致生成很多小文件,我希望一个tail的文件最终在hdfs中也是一个文件;后来经过考虑,使用基于rollSize来滚动生成文件,通常本人的nginx日志文件不超过1G,那么我就让rollSize设置为1G,这样就可以确保不会roll。此外,hdfs每个文件都会有一个“数字”后缀,这个数字是一个内部的counter,目前没有办法通过配置的方式来“消除”,我们先暂且接受吧。
如下为nginx中log_format样例,我们在每条日志的首个位置,设置了$hostname用于标记此文件的来源机器,便于kafka消息消费者分拣数据。
log_format main '$hostname|$remote_addr|$remote_user|$time_local|$request|'
'$status|$body_bytes_sent|$http_referer|$request_id|'
'$http_user_agent|$http_x_forwarded_for|$request_time|$upstream_response_time|$upstream_addr|$upstream_connect_time';
对于flume的配置,我们可以通过zookeeper来保存,这是1.7版本新增的特性,配置中心化,这种方式大家可以参考。不过本人考虑到配置的可见性,我并没有将配置放在zookeeper中,而是放在了一台配置中控机上,通过jenkins来部署flume,每个project分布式部署,每个节点一个flume实例,它们使用同一个配置文件,在部署flume时从中控机上scp新配置即可。(这需要先有一个自动化部署平台)
我们看到配置文件中的配置项都以“nginx”开头,这个前缀表示agent的名称,我们可以根据实际业务来命名即可,但是在启动flume时必须制定,原则上一个flume-conf.properties文件中可以声明多个agent的配置项,不过我们通常不建议这么用。
我们把flume部署在nginx所在机器上,调整好配置文件,即可启动,flume启动脚本:
nohup bin/flume-ng agent --conf conf --conf-file flume-conf.properties
--name nginx -Dflume.root.logger=INFO,CONSOLE
-Dorg.apache.flume.log.printconfig=true
-Dorg.apache.flume.log.rawdata=true
上述启动指令中,--config-file就是指定配置文件的路径和名称,--name指定agent名称(与配置文件中的配置项前缀保持一致),logger信息我们在线上为INFO,在测试期间可以指定为“DEBUG,LOGFILE”便于我们排查问题。
tomcat业务日志收集
关于Flume收集tomcat业务日志,需要调整的点比较多;本人的设计初衷是:
HDFS中收集所有的历史日志,包括catalina、access_log、业务日志等。
kafka只实时收集access_log和指定的业务日志;我们可以用这些数据做业务监控等。
tomcat日志格式
我们首先调整tomcat中的logging.properties:
1catalina.org.apache.juli.AsyncFileHandler.level = FINE
1catalina.org.apache.juli.AsyncFileHandler.directory = ${catalina.base}/logs
##here
1catalina.org.apache.juli.AsyncFileHandler.prefix = catalina.log.
1catalina.org.apache.juli.AsyncFileHandler.suffix =
2localhost.org.apache.juli.AsyncFileHandler.level = FINE
2localhost.org.apache.juli.AsyncFileHandler.directory = ${catalina.base}/logs
2localhost.org.apache.juli.AsyncFileHandler.prefix = localhost.log.
2localhost.org.apache.juli.AsyncFileHandler.suffix =
3manager.org.apache.juli.AsyncFileHandler.level = FINE
3manager.org.apache.juli.AsyncFileHandler.directory = ${catalina.base}/logs
3manager.org.apache.juli.AsyncFileHandler.prefix = manager.log.
3manager.org.apache.juli.AsyncFileHandler.suffix =
4host-manager.org.apache.juli.AsyncFileHandler.level = FINE
4host-manager.org.apache.juli.AsyncFileHandler.directory = ${catalina.base}/logs
4host-manager.org.apache.juli.AsyncFileHandler.prefix = host-manager.log.
4host-manager.org.apache.juli.AsyncFileHandler.suffix =
因为tomcat日志文件滚动格式默认为“catalina.
Flume的配置文件与nginx基本类似,此处不再赘言。
业务日志
我们约定application的业务日志也打印在${tomcat_home}/logs目录下,即与catalina.out在一个目录,每个业务日志每天滚动生成新的历史文件,文件后缀以“.yyyy-MM-dd”结尾,这类文件称为历史文件,被同步到HDFS中。对于实时的日志信息,我们仍然发送给kafka,kafka topic的设计思路跟nginx一样,每个project一种文件对应一个topic,每种文件的日志来自多个application实例,它们混淆在kafka topic中,为了便于日志分拣,我们需要在每条日志中增加一个IP标志项。本人整理发现,在logback中打印local ip默认是不支持的,所以我们需要变通一下,我们在tomcat的启动脚本中定义一个LOCAL_IP这个环境变量,然后再logback.xml中引入即可解决。
##catalina.sh
##add
export LOCAL_IP=`hostname -I`
在项目中的logback.xml中即可通过${LOCAL_IP}变量声明即可
<appender name="FILE" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
<file>${LOG_HOME}/order_center.log</file>
<Append>true</Append>
<prudent>false</prudent>
<encoder class="ch.qos.logback.classic.encoder.PatternLayoutEncoder">
<pattern>${LOCAL_IP} %d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger - %msg%n</pattern>
</encoder>
<rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
<FileNamePattern>${LOG_HOME}/order_center.log.%d{yyyy-MM-dd}</FileNamePattern>
<maxHistory>72</maxHistory>
</rollingPolicy>
</appender>
access_log日志
tomcat的access_log非常重要,可以打印很多信息来帮助我们分析业务问题,所以我们需要将acess_log日志整理规范;我们在server.xml中通过修改如下内容即可:
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".log" renameOnRotate="true"
pattern="%A|%h|%m|%t|%D|"%r"|"%{Referer}i"|"%{User-Agent}i"|%s|%S|%b|%{X-Request-ID}i|%{begin:msec}t|%{end:msec}t" />
到此为止,我们基本上可以完成这一套日志采集系统了,也为kafka分拣日志信息做好了铺垫,后续接入ELK、storm实时数据分析等也将相对比较容易。
问题总结:
flume + hdfs:
我们首先将hdfs-site.xml,core-site.xml复制到${flume_home}/conf目录下。且flume机器能够与hdfs所有节点通信(网络隔离、防火墙都可能导致它们无法正常通信)。
在Flume根目录下,创建一个plugins.d/hadoop目录,创建lib、libext、native子目录;并将hadoop的相关依赖包复制到libext目录中:
commons-configuration-1.6.jar
hadoop-annotations-2.6.5.jar
hadoop-auth-2.6.5.jar
hadoop-common-2.6.5.jar
hadoop-hdfs-2.6.5.jar
htrace-core-3.0.4.jar
同时将如下文件复制到native目录中:
libhadoop.a
libhadooppipes.a
libhadoop.so.1.0.0
libhadooputils.a
libhdfs.a
libhdfs.so.0.0.0
这些依赖包,都可以在hadoop的部署包中找到。
启动异常:
2016-11-21 12:17:51,419 (SinkRunner-PollingRunner-DefaultSinkProcessor) [ERROR - org.apache.flume.SinkRunner$PollingRunner.run(SinkRunner.java:158)] Unable to deliver event. Exception follows.
java.lang.IllegalStateException: Channel closed [channel=ch-tail]. Due to java.io.IOException: Cannot lock /root/.flume/file-channel/checkpoint. The directory is already locked. [channel=ch-tail]
错误描述为:文件已经被lock,无法继续加锁。解决办法:如果一个flume中有多个channel为file类型,它们应该使用不同的数据目录,通过修改默认配置即可。
hdfs sink:
hdfs.fileSuffix的值不支持参数化,本人希望在fileSuffix中使用header,比如hdfs.fileSuffix=%{filename},后来多次尝试发现Flume暂时不支持。
在Spooling模式中,已经收集的日志文件,将会被重名为“.COMPLATED”后缀,如果人为的再次创建同名的文件,此时Flume将会报错且停止采集数据。
运行时异常:
Nov 2016 17:15:04,737 WARN [kafka-producer-network-thread | producer-1] (org.apache.kafka.clients.NetworkClient$DefaultMetadataUpdater.handleResponse:582) - Error while fetching metadata with correlation id 96 : {nginx-www=UNKNOWN}
出现这种错误的问题,就是flume无法与kafka集群建立连接,无法获取meta信息导致的;通常情况下,你需要修改kafka中的server.properties文件,调整“listeners”、“host.name”配置项即可;其中“listeners”中明确指定绑定到本机的内网IP,"host.name"保持默认或者不声明。
[来自:hadoop技术博文]
https://mp.weixin.qq.com/s/rlOxDcXHuTFv9hmXRX3Q4Q
以上是关于实战系列Flume + kafka + HDFS构建日志采集系统的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
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