【Elastic-1】ELK基本概念、環境搭建、快速開始文件

TODO

• 快速開始文件
• SpringBoot整合ELK（Logstash收集日誌、應用主動向ES寫入）
• ELK接入Kafka

基本概念

ElasticSearch

什麼是ElasticSearch？

首推官網的解釋： https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/7.11/elasticsearch-intro.html

我簡單總結下，ES（ElasticSearch的縮寫，下文大寫的ES都表示ElasticSearch）是一個分散式的搜尋和分析引擎，可以通過Logstash、Beats收集資料，並將其儲存在ES中。然後通過Kibana視覺化的展示、分析你儲存的資料。上述就著名的ELK三件套，當然L不是必需的，資料也可以自己寫入。

ES不同於傳統關係型資料庫(RDBMS)，ES不是將資料轉為一列列的資料行，而是儲存已經序列化為JSON文件的複雜資料結構。這些文件分佈在叢集中，可以從任何節點上立即訪問。當文件被儲存時，它就會被編入索引，並且在1秒內就可以被搜尋到，可以做到近實時。

ES使用的是一種被稱為倒排索引的資料結構，倒排索引會列出文件中每一個單詞，並標識出這些單詞出現過的所有文件。所以，如果拿ES當搜尋引擎使用，怎麼分詞是非常重要的。

應用場景

• 搜尋類場景，比如電商網站、招聘網站、新聞資訊等各類應用，只要涉及到搜尋功能，都可以用ES來做。

• 日誌平臺，經典的ELK三件套，日誌的收集、儲存、分析一套完成，省心又省力。

• 資料分析，比如篩選出topN訪問量的頁面。

核心概念

• 索引（Index）：類似關係型資料庫中的資料庫，通常一類資料只放到一個索引中。比如A系統的日誌，就放到log_a索引中。系統B的訪問量統計，就放到pv_b中。

• 型別（type）：這個概念每個版本變動都比較大，ES5.X中一個index可以有多種type，6.X中一個index只能有一個type，7.X中要逐漸移除這個概念。type表示這個文件是該index中，哪一個類別的。如果非要和關係型資料庫做個類比，可以想象成表。

• 文件（document）：文件就是一條JSON資料，類似於關係型資料庫中的一行資料。

• 對映（mapping）：mapping定義了文件中，每個欄位的型別等資訊，類似於關係型資料庫中的表結構。

Kibana

Kibana是一個基於Node.js的視覺化工具，可以利用ES的聚合功能，生成柱狀圖、餅圖、折線圖等各類圖示。而且還提供了操作ES的控制檯（Dev Tools），可以直接在控制檯中輸入RESTful API來操作ES,並且提供了一定的API提示和語法高亮，有助於我們對ES API的學習。

Kibana沒有太多複雜的概念，我們只要會用即可。最後整合ELK時，我會介紹一些基本的用法。也可以看看官方文件，裡面還有視訊教程：https://www.elastic.co/guide/en/kibana/7.11/introduction.html

Logstash

貼一張官方的圖，Logstash的作用一目瞭然：

Logstash是一個具有實時收集資料的開源引擎，Logstash可以收集不同的資料來源，然後將資料規範化的輸出到你的目的地，也就是ES。

Logstash有三個重要的組成部分，inputs、filters、outputs。inputs和outputs是必需的，需要我們配置資料的輸入源和資料的輸出源。而在實際中，filters更為重要，它可以按照你指定的規則，過濾、運算元據。資料的格式統一，存入到ES後，有助於我們分析、查詢這些資料。

系統環境和軟體準備

作業系統

CentOS7

JDK

JDK8

yum install -y java-1.8.0-openjdk

ElasticSearch

版本號7.11，Kibana、Logstash和ES版本保持一致。

#下載es7.11壓縮包
wget https://artifacts.elastic.co/downloads/elasticsearch/elasticsearch-7.11.0-linux-x86_64.tar.gz

Kibana

wget https://artifacts.elastic.co/downloads/kibana/kibana-7.11.0-linux-x86_64.tar.gz

Logstash

wget https://artifacts.elastic.co/downloads/logstash/logstash-7.11.0-linux-x86_64.tar.gz

快速開始

ElasticSearch

# 解壓壓縮包
tar -zxvf elasticsearch-7.11.0-linux-x86_64.tar.gz
# 移至你專門放軟體的目錄，儘量別在root根目錄
mv elasticsearch-7.11.0 /usr/elasticsearch/
# 修改配置檔案
vim /usr/elasticsearch/elasticsearch-7.11.0/config/elasticsearch.yml

單機啟動只需簡單修改如下幾項配置即可。如果是運維的朋友，可以去官方文件瞭解更多的配置資訊：https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/7.11/settings.html 根據右側目錄可以快速找到自己想看的配置主題，比如Network settings。

node.name: node-1
# 因為我部署在雲伺服器上，想要外網訪問這裡要配置成0.0.0.0
# 如果是虛擬機器的話就配置成ip地址，
# 如果是本機可以不改此項，預設綁到本機
# 可參考文件：https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/7.11/modules-network.html
network.host: 0.0.0.0 
# 如果是雲伺服器記得在防火牆裡新增9200、9300，後面Kibana用到的5601埠也要記得新增
http.port: 9200
cluster.initial_master_nodes: ["node-1"]

根據自己的機器配置，按需修改JVM記憶體配置。ES預設配置是1G，考慮到後面會啟動Kibana，可以增加一些。

vim /usr/elasticsearch/elasticsearch-7.11.0/config/jvm.options

# 配置初始和最大堆記憶體
 -Xms2g
 -Xmx2g

新增es使用者，es預設root使用者無法啟動，所以需要新建一個使用者

useradd es # 新建使用者
passwd es # 修改密碼
chown -R es /usr/elasticsearch/ #賦予軟體包所在目錄的許可權

Elasticsearch 預設情況下使用 mmapfs 目錄來儲存其索引。mmap 計數的預設限制可能太低，這可能導致記憶體不足異常。可以以root身份執行以下命令增加限制

sysctl -w vm.max_map_count=655360

如果要永久更改這個限制可以去系統檔案中修改

vim /etc/sysctl.conf         # 末尾新增如下內容vm.max_map_count=655360
# :wq後，使新增內容生效
sysctl -p

ES同樣會用到大量執行緒池，所以我們也需要修改一些配置，確保ES可以建立的執行緒數量至少為4096個。

vim /etc/security/limits.conf# 文末新增es - nofile  65535

切換到es使用者，然後啟動ES

su es/usr/elasticsearch/elasticsearch-7.11.0/bin/elasticsearch

觀察啟動日誌，如果你的版本和我一樣，並且沒有遺漏什麼配置，應該都能正常啟動。如果沒有正常啟動，根據日誌解決問題即可。如果看不明白日誌，自行Google。

新建一個終端，或者開啟瀏覽器，訪問ip:port，如果返回如下資訊，就表示啟動成功。

curl http://ip:9200/

# 響應資訊
{
  "name" : "node-1",
  "cluster_name" : "elasticsearch",
  "cluster_uuid" : "uAIt_QYIQTy0YkATySbDhw",
  "version" : {
    "number" : "7.11.0",
    "build_flavor" : "default",
    "build_type" : "tar",
    "build_hash" : "8ced7813d6f16d2ef30792e2fcde3e755795ee04",
    "build_date" : "2021-02-08T22:44:01.320463Z",
    "build_snapshot" : false,
    "lucene_version" : "8.7.0",
    "minimum_wire_compatibility_version" : "6.8.0",
    "minimum_index_compatibility_version" : "6.0.0-beta1"
  },
  "tagline" : "You Know, for Search"
}

到此為止，單機版ES啟動完畢，說的比較詳細，後面的Kibana會適當簡略一點。建議有能力的，還是根據自己的需求過一遍文件。可以不用全部看完，運維的朋友可以著重看看配置、叢集管理、監控等相關章節。開發的朋友可以著重看看API、client、Mapping、DSL等。

Kibana

解壓、移動

tar -zxvf kibana-7.11.0-linux-x86_64.tar.gzmv kibana-7.11.0-linux-x86_64 /usr/kibana/

賦予es使用者Kibana目錄許可權

chown -R es /usr/kibana/

修改配置檔案

vim /usr/kibana/kibana-7.11.0-linux-x86_64/config/kibana.yml

配置內容如下：

server.port: 5601server.host: "0.0.0.0"     # 如果ES和Kibana不在同一臺機器上，這裡改成ES所在機器的IP
elasticsearch.hosts: ["http://localhost:9200"]

啟動Kibana，觀察日誌有沒有報錯

su es/usr/kibana/kibana-7.11.0-linux-x86_64/bin/kibana

進入Kibana視覺化頁面，開啟瀏覽器，輸入ip:5601

Logstash

解壓、移動、賦予目錄許可權

tar -zxvf logstash-7.11.0-linux-x86_64.tar.gzmv logstash-7.11.0 /usr/logstash/chown -R es /usr/logstash/

配置input、output。filter我們暫時不配置，下面的SpringBoot整合ELK再演示filter。

su es
# 先進到配置檔案目錄，複製一份配置模板
cd /usr/logstash/logstash-7.11.0/config/cp logstash-sample.conf logstash.conf
# 配置輸入輸出
vim logstash.conf

填入如下內容：

input {
  file {
    path => ["/usr/log/movies.csv"] # 待匯入資料的目錄
    start_position => "beginning" # 頭從開始
  }
}
filter {
  csv {
    separator => ","
    columns => ["id","content","genre"]
  }

  mutate {
    split => { "genre" => "|" }
    remove_field => ["path", "host","@timestamp","message"]
  }

  mutate {

    split => ["content", "("]
    add_field => { "title" => "%{[content][0]}"}
    add_field => { "year" => "%{[content][1]}"}
  }

  mutate {
    convert => {
      "year" => "integer"
    }
    strip => ["title"]
    remove_field => ["path", "host","@timestamp","message","content"]
  }

}
output {
   elasticsearch {
     hosts => "http://localhost:9200"
     index => "movies"
     document_id => "%{id}"
   }
}     

上述配置檔案中，我簡單說說它們的意思。其中input、filter和output就是Logstash管道的三個元件。元件裡面的file、csv、mutate、elasticsearch等，是各自元件的外掛，它們有不同的功能。比如file外掛就是讀取檔案，而filter裡面的mutate外掛可以對資料進行常規的操作，比如重新命名、刪除、修改等。具體的外掛用法和解釋可見如下連結：

• Input Plugins:https://www.elastic.co/guide/en/logstash/7.11/input-plugins.html

• Filter Plugins:https://www.elastic.co/guide/en/logstash/7.11/filter-plugins.html

• Output Plugins:https://www.elastic.co/guide/en/logstash/7.11/output-plugins.html

在啟動Logstash前我們先往/usr/log/目錄中放些資料，資料集我是在網上找的，地址：https://grouplens.org/datasets/movielens/ 大家可以根據自己的網速、硬碟大小下載，網速慢的就下個小點的資料集。然後複製到/usr/log/目錄下即可。

# 下載測試的資料集
wget https://files.grouplens.org/datasets/movielens/ml-latest-small.zipunzip ml-latest-small.zip cd ml-latest-small/cp movies.csv /usr/log/
# 載入指定配置檔案，啟動Logstash
/usr/logstash/logstash-7.11.0/bin/logstash -f /usr/logstash/logstash-7.11.0/config/logstash.conf

觀察日誌，看是否正常啟動。我第一次啟動時，由於ELK都部署在同一臺雲服務（4G記憶體），記憶體不足啟動失敗，可以去Logstash的jvm配置檔案裡面適當減小最小堆記憶體即可。

匯入成功後，就可以去Kibana的Index Management頁面看到這個資料集了。