利用开源架构ELK构建分布式日志系统

Posted 2020-08-21 让编程成为一种习惯

本文介绍了如何使用成熟的经典架构ELK（即Elastic search，Logstash和Kibana）构建分布式日志监控系统，很多公司采用该架构构建分布式日志系统，包括新浪微博，freewheel，畅捷通等。

背景
日志，对每个系统来说，都是很重要，又很容易被忽视的部分。日志里记录了程序执行的关键信息，ERROR和WARNING信息等等。我们可以根据日志做很多事情，做数据分析，系统监控，排查问题等等 。但是，任何一个中大型系统都不可能是单台Server，日志文件散落在几十台甚至成千上万台Server上，这给基于日志的数据分析、问题排查都带来了很大困难。

Centralized Logging

ELK
集中式日志存储（Centralized Logging）的概念应运而生，将产生在各台Server上的日志统一收集到一个日志平台中。ELK就是专门做这个事情的。ELK是Elasticsearch(以下简写为ES)+Logstash+Kibana的简称。ES负责数据的存储和索引，Logstash负责数据的调整、过滤、传输，Kibana负责数据的展示。

Ealsticsearch
首先说ES，它是一个基于Lucene的优秀的存储引擎，我们也可以把它看做一个PB级别的NoSQL DB。支持CRUD，多字段查询，Aggreagation，全文检索，可以说涵盖了各种各样的查询需求。 它自带了Replication和Sharding的功能，通过简单的配置就可以做数据复制和分片。并且，ES在NRT（Near Real Time）方面做了一些优化，使得应用在实时性方面有很好的表现。

Logstash
Logstash是一个非常灵活的数据处理和传输工具。我们可以不再需要自己写一堆wget, scp, Socket代码，来传输我们的数据。Logstash统一实现了每一环节的数据传输，我们只需要关注数据处理的逻辑。 我们也不再需要去学习各种各样的API，去发现如何得到数据（例如tail -f），如何写入数据（例如写入ES或MongoDB）。Logstash预置了一堆input & output plugin，通过配置就可以实现实时增量数据的流出和流入。例如我们用到的file input 和ES output 都已经有了。

Kibana
Kibana是一个强大的数据展示工具。大多数情况下，不需要开发任何代码，就可以得到一个Dashboard。
需要做的是：
（1）把数据放到ES中
（2）是在Kibana页面上配置报表模版，或按照规则写一套报表模版。

Architecture

FreeWheel - UI - Log Platform Architecture

上图是日志系统的架构图。我们的数据源是四个模块的日志文件，通过Logstash将数据实时导入到MQ中，再从MQ把数据实时导入到ES中。
使用MQ的目的是：
（1）减小峰值压力
（2）对实时数据做处理，避免这个处理放在应用Server，造成对应用的负担。
同时，根据MQ中的数据做规则匹配，会触发相应的Alert。其中如果发现是Error信息，会存到Jira中，用于问题记录、派发和追踪。Error如何存到Jira中有一些策略来控制，包括Error判重，已修复Bug又再次Alert，等等 。小时级、天级别的Alert通过一个后台调度的任务框架直接和ES交互。
ES结合了Hadoop Plugin，通过Hadoop2做Map Reduce的计算。

FreeWheel - UI - Dashboard of Throughput & Response time
(Hidden Y-axis data and query criteria)
最后就是Kibana，通过读取ES数据，来提供报表展示。我们现在是Kibana3&4混用，主要是使用Kibana3，并在Kibana3基础之上开发了一些Plugin。例如Menu，可选时区的Datepicker等。Kibana4刚刚发布没多久，并不是十分完善，所以我们还没有完全切换到4上。目前有一个报表是使用Kibana4开发的，用到了4提供的新功能，例如Percentile的Aggregation，多级Aggregation等。

日志平台应用

FreeWheel - Application on Log Platform
在前边我们也提到一些了，有了这个日志平台的数据之后，我们可以做很多事情。
（1）日志查询、问题排查、上线检查
（2）服务器监控，应用监控，错误报警，Bug管理
（3）性能分析，用户行为分析

总结
日志平台上线后，解决了很多原有的问题，它的重要性越来越强，未来我们的计划如下：
（1）更灵活的报表。Kibana解决了基础的报表需求，但不能实现逻辑复杂的报表。考虑扩展Kibana，支持定制化图表+Kibana混合而成的Dashboard。
（2）更强大的报警。参考或结合Watcher，Zabbix等，实现更强大更易用的报警配置。