ELK技术栈之-Logstash详解

前言

在第九章节中，我们已经安装好Logstash组件了，并且启动实例测试它的数据输入和输出，但是用的是最简单的控制台标准输入和标准输出，那这节我们就来深入的学习Logstash的详细使用。

常用启动参数

我们在上一节中演示了启动Logstash的实例，其中我们启动的时候给Logstash脚本传入了-e的参数，但实际上，Logstash的启动参数有很多，我们来看一下各个启动参数的作用：

• -e #立即启动实例，例如：./logstash -e "input {stdin {}} output {stdout {}}"
• -f #指定启动实例的配置文件，例如：./logstash -f config/test.conf
• -t #测试配置文件的正确性，例如：./logstash -f config/test.conf -t
• -l #指定日志文件名称，例如：./logstash -f config/test.conf -l logs/test.log
• -w #指定filter线程数量，不指定默认是5，例如：./logstash-f config/test.conf -w 8

配置文件语法

文件结构

我们刚刚知道，启动参数可以指定一个配置文件，那么接下来就有必要来了解一下配置文件的结构：
Logstash通过{}来定义区域，区域内可以定义插件，一个区域内可以定义多个插件，如下：

input {
    #标准输入源插件
    stdin {
    }
    #普通文件源插件
    file {
        path => ["/var/log/*.log", "/var/log/message"]
       ....
    }
   ......
}
filter {
      #grok过滤插件
      grok {
            match => ["message", "%{HTTPDATE:logdate}"]
            .....
      }
     #date过滤插件
     date {
            match => ["logdate", "dd/MMM/yyyy:HH:mm:ss Z"]
           .....
    }
   .....
}
output {
     stdout {
     }
     elasticsearch {
        hosts => ["127.0.0.1:9200"]
        ....
    }
    .....
}

我们先大概了解一下配置文件的结构，接下来我们再详细看这些插件的配置。

数据类型

Logstash配置文件支持的数据类型有：
1、Boolean，例如：ssl_enable => true
2、Number，例如：port => 33
3、String，例如：name => “Hello world”
4、hash，例如：options => {key1 => "value1", key2 => "value2"}
5、array，例如：match => ["datetime", "UNIX", "ISO8601"]

字段引用

Logstash数据流中的数据被称之为Event对象，Event以JSON结构构成，Event的属性被称之为字段，如果你想在配置文件中引用这些字段，只需要把字段的名字写在中括号[]里就行了，如[type]，对于嵌套字段每层字段名称都写在[]里就可以了，比如：[tags][type]；除此之外，对于Logstash的arrag类型支持下标与倒序下表，如：[tags][type][0]和[tags][type][-1]
以下的内容就是一个Event对象：

{
      "message" => "hello logstash",
      "@version" => "1",
      "@timestamp" => 2018-08-13T17:32:01.122Z,
      "host" => "localhost.localdomain"
}

条件判断

Logstash支持下面的操作符：
1、==(等于), !=(不等于), <(小于), >(大于), <=(小于等于), >=(大于等于)
2、=~(匹配正则), !~（不匹配正则）
3、in(包含), not in(不包含)
4、and(与), or(或), nand(非与), xor(非或)
5、()(复合表达式), !()(对复合表达式结果取反)
例如以下的条件判断：

if "_grokparsefailure" not in [tags] {
} 
else if [status] !~ /^2\d\d/ or ( [url] == "/noc.gif" nand [geoip][city] != "beijing" ) {
} 
else {
}

环境变量引用

Logstash支持引用系统环境变量，环境变量不存在时可以设置默认值，例如：

export TCP_PORT=12345
input {
  tcp {
    port => "${TCP_PORT:54321}"
  }
}

常用输入插件

在第九章中，我们已经使用是标准输入，以键盘的输入数据作为Logstash数据源，但实际上我们也知道，Logstash的数据源有很多，每种数据源都有相应的配置，在Logstash中，这些数据源的相应配置称为插件，我们常用的输入插件有：file、jdbc、redis、tcp、syslog，这些输入插件会监听数据源的数据，如果新增数据，将数据封装成Event进程处理或者传递，更多的输入插件大家可以看Logstash官网，接下来我们以file和jdbc两个输入插件作为例子，来学习输入插件的使用，其他输入插件使用起来大同小异，大家自行扩展。

file输入插件

读取文件插件主要用来抓取文件的数据变化信息，以此作为Logstash的数据源。

• 配置示例：

input{
  file {
    path => ["/var/log/*.log", "/var/log/message"]
    type => "system"
    start_position => "beginning"
  }
}
output{
  stdout{}
}

• 常用参数

jdbc输入插件

该插件可以使用jdbc把关系型数据库的数据作为Logstash的数据源

• 配置示例：

input {
  jdbc {
    jdbc_driver_library => "/opt/logstash/mysql-connector-java-5.1.36-bin.jar"
    jdbc_driver_class => "com.mysql.jdbc.Driver"
    jdbc_connection_string => "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb"
    jdbc_user => "mysql"
    jdbc_password => "123456"
    parameters => { "favorite_artist" => "Beethoven" }
    schedule => "* * * * *"
    statement => "SELECT * from songs where artist = :favorite_artist"
  }
}
output{
  stdout{}
}

• 常用参数(空 = 同上)

常用过滤插件

丰富的过滤器插件的是 logstash威力如此强大的重要因素，过滤器插件主要处理流经当前Logstash的事件信息，可以添加字段、移除字段、转换字段类型，通过正则表达式切分数据等，也可以根据条件判断来进行不同的数据处理方式。我们常用的过滤插件有：grok、date、geoip、mutate、json、Split、ruby，更多的过滤插件大家可以看Logstash官网，接下来我们以grok、date和geoip这3个过滤插件作为例子，来学习过滤插件的使用，其他过滤插件使用起来大同小异，大家自行扩展。

grok正则插件

grok正则捕获是Logstash中将非结构化数据解析成结构化数据以便于查询的最好工具，非常适合解析system log，web log， database log等任意的 log文件。

• 内置正则表达式调用
  grok提供100多个常用正则表达式可供使用，这100多个正则表达式定义在logstash/vendor/bundle/jruby/x.x/gems/logstash-patterns-core-xxx/patterns/grok-patterns文件中，想要灵活的匹配各种数据，那么必须查看该文件，大概了解grok提供了什么内置的正则表达式。调用它们的语法如下：%{SYNTAX:SEMANTIC}
  SYNTAX：表示内置的正则表达式的名称
  SEMANTIC：表示在Event中创建该字段名来存储匹配到的值
  例如：输入的数据内容为“[debug] 127.0.0.1 - test log content”，我们想提取127.0.0.1这个IP地址，那么可以使用以下语法来匹配：%{IP:client}，将获得“client: 127.0.0.1”的结果，该结果将成为Event的一个新的字段和字段值；如果你在捕获数据时想进行数据类型转换可以使用%{NUMBER:num:int}这种语法，默认情况下，所有的返回结果都是string类型，当前Logstash所支持的转换类型仅有“int”和“float”；

• 自定义表达式调用
  与预定义表达式相同，你也可以将自定义的表达式配置到Logstash中，然后就可以像于定义的表达式一样使用；以下是操作步骤说明：
  1、在Logstash根目录下创建文件夹“patterns”，在“patterns”文件夹中创建文件“extra”（文件名称无所谓，可自己选择有意义的文件名称）；
  2、在文件“extra”中添加表达式，格式：patternName regexp，名称与表达式之间用空格隔开即可，例如：POSTFIX_QUEUEID [0-9A-F]{10,11}
  3、使用自定义的表达式时需要在grok插件配置“patterns_dir”属性，属性值为extra文件所在的目录。

• 配置示例
  日志文件http.log每行内容为：55.3.244.1 GET /index.html 15824 0.043 message-id:BEF25A72965
  grok表达式：表达式：%{IP:client} %{WORD:method} %{URIPATHPARAM:request} %{NUMBER:bytes} %{NUMBER:duration}
  配置文件内容：

input {
  file {
    path => "/var/log/http.log"
  }
}
filter {
  grok {
    patterns_dir => ["./patterns"]
    match => {"message" => "%{IP:client} %{WORD:method} %{URIPATHPARAM:request} %{NUMBER:bytes} %{NUMBER:duration} message\-id:%{POSTFIX_QUEUEID:queueid}"}
  }
}
output{
    stdout{}
}

输出结果：

client: 55.3.244.1
method: GET
request: /index.html
bytes: 15824
duration: 0.043
queueid: BEF25A72965

• 示例解析
  1、/var/log/http.log文件每一行的格式为55.3.244.1 GET /index.html 15824 0.043 message-id:BEF25A72965，到时候会把每一行数据封装成一个Event。
  2、使用grok过滤插件处理该文件，match为匹配Event中的message，message就是该文件的一行数据，比如55.3.244.1 GET /index.html 15824 0.043 message-id:BEF25A72965。
  3、匹配message的内容使用%{IP:client} %{WORD:method} %{URIPATHPARAM:request} %{NUMBER:bytes} %{NUMBER:duration} message\-id:%{POSTFIX_QUEUEID:queueid}表达式，把一条message拆成client、method、request、bytes、duration、queueid这6个字段，并添加到Event中。
  4、其中%{POSTFIX_QUEUEID:queueid}为自定义表达式的调用，其他5个是grok内置的表达式调用，如果需要使用自定义表达式，则需要在grok插件配置patterns_dir属性，属性值数据类型为array，就是自定义表达式定义的文件所在的目录。
  5、在表达式中，特殊字符需要使用\来转义，比如-，""，[]这些特殊字符，所以我们上面实例中的message-id数据在用表达式匹配的时候是使用了message\-id去匹配了。
• 常用参数(空 = 同上)

date时间处理插件

在讲date插件的使用前，我们需要先讲解一下Logstash的时间记录方式。在Logstash产生了一个Event对象的时候，会给该Event设置一个时间，字段为“@timestamp”，同时，我们的日志内容一般也会有时间，但是这两个时间是不一样的，因为日志内容的时间是该日志打印出来的时间，而“@timestamp”字段的时间是input插件接收到了一条数据并创建Event的时间，所有一般来说的话“@timestamp”的时间要比日志内容的时间晚一点，因为Logstash监控数据变化，数据输入，创建Event导致的时间延迟。这两个时间都可以使用，具体要根据自己的需求来定。
但是不管“@timestamp”字段的时间还是日志内容中的时间，其时间格式一般都不是我们想要的，所以我们就需要使用date插件，把时间格式转成我们想要的格式，比如：比如将Apr 17 09:32:01（MMM dd HH:mm:ss）转换为04-17 09:32:01 （MM-dd HH:mm:ss）。

• 配置示例：

filter {
    date {
        match => ["timestamp","dd/MMM/YYYY:HH:mm:ss Z"]
    } 
}

• 示例解析
  timestamp是自定义的Event字段，用于存放通过grok解析到的日志内容中的时间，dd/MMM/YYYY:HH:mm:ss Z是日志内容中的时间格式，比如：16/Sep/2018:00:42:38 +0800，匹配到了之后，date插件会默认把该时间转成本地格式的时间，并且覆盖掉Event为我们创建的@timestamp字段中的时间。
• 常用参数(空 = 同上)

geoip插件

geoip插件是用于根据IP地址来确定该IP的归属地，默认的数据来源于Maxmind公司GeoLite2（https://dev.maxmind.com/geoip/geoip2/geolite2/）数据库，该数据库内嵌在geoip插件中，存储位置为：logstash/vendor/bundle/jruby/x.x/gems/logstash-filter-geoip-x.x-java/vendor目录中，数据库文件名分别为GeoLite2-City.mmdb和GeoLite2-ASN.mmdb。
从Maxmind的描述 ----“GeoLite2数据库是免费的IP地理位置数据库，可与MaxMind收费的GeoIP2数据库相媲美，但没有GeoIP2准确”。 有关更多详细信息，请参阅GeoIP Lite2许可证。
Maxmind的商业数据库GeoIP2（https://www.maxmind.com/en/geoip2-databases）也支持geoip插件。简单来说就是两个数据库一个免费的一个商业的，免费的不如商业的地理位置精准。
如果您需要使用内嵌的GeoLite2以外的数据库，则可以直接从Maxmind网站下载数据库，并使用数据库选项指定其位置（下面会讲到如果使用数据选项）。

• 配置示例：

filter {
     if [remote_ip] !~ "^127\.|^192\.168\.|^172\.1[6-9]\.|^172\.2[0-9]\.|^172\.3[01]\.|^10\." {
        geoip {
             source => "remote_ip"
             database => "/usr/share/GeoIP/GeoLite2-Country.mmdb"
        }
    }
}

• 示例解析
  由于geoip使用的ip数据库不能匹配私网地址，所以在使用geoip插件前，先判断一下ip地址是否为私网ip，如果不是，这使用geoip插件。source为指定一个ip地址，为其查询归属地等信息，remote_ip为Event中存储ip地址的自定义字段，database为IP地址数据库所在的位置，不指定的话，使用geoip插件内置的GeoLite2-City默认数据库。
• 常用参数(空 = 同上)

常用输出插件

经过以上的学习，我们已经学习了Logstash三大主件中的其中两个了，分别是input和filter，那现在我们就来学习最后一个组件：output。
每个数据流经过input和filter后，最终要由output输出，以上的内容我们都是使用最简单的标准输出：stdout，把数据输出到显示器，但实际上stdout只是Logstash的其中一个输出插件而已，它的常用输出插件有：Elasticsearch，Redis，File，TCP等等，更多的输出插件大家可以看Logstash官网，接下来我们以Elasticsearch和Redis输出插件作为例子，来学习输出插件的使用，其他过滤插件使用起来大同小异，大家自行扩展。

elasticsearch输出插件

用于将Event信息写入到Elasticsearch中，官方推荐插件，ELK技术栈必备插件。

• 配置示例

output {
    elasticsearch {
        hosts => ["127.0.0.1:9200"]
        index => "logstash-%{type}-%{+YYYY.MM.dd}"
        document_type => "%{type}"
    }
}

• 常用参数(空 = 同上)

redis输出插件

用于将Event写入Redis中进行缓存，由于Redis数据库是先把数据存在内存的，所以效率会非常高，是一个常用的logstash输出插件

• 配置示例

output {
    redis {
        host => ["127.0.0.1"]
        port => 6379
        data_type => "list"
        key => "logstash-list"
    }
}

• 常用参数(空 = 同上)

后记

那到这里，我们已经介绍了Logstash配置文件的语法和常用插件的配置方式了，这些常用的插件都是使用频率非常高的，所有我们后面需要来做一个Logstash的实战案例，综合运用我们这章所学的内容。