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8.Logstash过滤器插件(Filter)以及输出插件(output)详解
1、Logstash过滤器插件(Filter)
丰富的过滤器插件是logstash功能强大的重要因素。名为过滤器,其实它提供的不单单是过滤器的功能。logstash还可以对进入过滤器的原始数据进行复杂的逻辑处理,甚至添加独特的事件到后续流程中。
1.1、Grok 正则捕获
grok是一个十分强大的logstash filter插件,他可以通过正则解析任意文本,将非结构化日志数据弄成结构化和方便查询的结构。他是目前logstash 中解析非结构化日志数据最好的方式。
Grok 的语法规则是:
%{语法: 语义}
“语法”指的就是匹配的模式,例如使用NUMBER模式可以匹配出数字,IP模式则会匹配出127.0.0.1这样的IP地址:
例如输入的内容为:
172.16.213.132 [07/Feb/2018:16:24:19 +0800] "GET / HTTP/1.1" 403 5039
那么,%{IP:clientip}匹配模式将获得的结果为:
clientip: 172.16.213.132
%{HTTPDATE:timestamp}匹配模式将获得的结果为:
timestamp: 07/Feb/2018:16:24:19 +0800
而%{QS:referrer}匹配模式将获得的结果为:
referrer: "GET / HTTP/1.1"
到这里为止,我们已经获取了三个部分的输入内容,分别是clientip、timestamp和referrer三个字段,如果要获取剩余部分的信息,方法类似。
下面是一个组合匹配模式,它可以获取上面输入的所有内容:
%{IP:clientip}\ \[%{HTTPDATE:timestamp}\]\ %{QS:referrer}\ %{NUMBER:response}\ %{NUMBER:bytes}
正则匹配是非常严格的匹配,在这个组合匹配模式中,使用了转义字符\,这是因为输入的内容中有空格和中括号。
通过上面这个组合匹配模式,我们将输入的内容分成了五个部分,即五个字段,将输入内容分割为不同的数据字段,这对于日后解析和查询日志数据非常有用,这正是我们使用grok的目的。
Logstash默认提供了近200个匹配模式(其实就是定义好的正则表达式)让我们来使用,可以在logstash安装目录下,例如这里是/usr/local/logstash/vendor/bundle/jruby/1.9/gems/logstash-patterns-core-4.1.2/patterns目录里面查看,基本定义在grok-patterns文件中。
从这些定义好的匹配模式中,可以查到上面使用的四个匹配模式对应的定义规则,如下表所示:
匹配模式 正则定义规则
NUMBER (?:%{BASE10NUM})
HTTPDATE %{MONTHDAY}/%{MONTH}/%{YEAR}:%{TIME} %{INT}
IP (?:%{IPV6}|%{IPV4})
QS %{QUOTEDSTRING}
除此之外,还有很多默认定义好的匹配模式文件,例如httpd、java、linux-syslog、redis、mongodb、nagios等,这些已经定义好的匹配模式,可以直接在Grok过滤器中进行引用。当然也可以定义自己需要的匹配模式。
在了解完grok的匹配规则之后,下面通过一个配置实例深入介绍下Logstash是如何将非结构化日志数据转换成结构化数据的,首先看下面一个事件配置文件:
input{
stdin{}
}
filter{
grok{
match => ["message","%{IP:clientip}\ \[%{HTTPDATE:timestamp}\]\ %{QS:referrer}\ %{NUMBER:response}\ %{NUMBER:bytes}"]
}
}
output{
stdout{
codec => "rubydebug"
}
}
在这个配置文件中,输入配置成了stdin,filter中添加了grok过滤插件,并通过match来执行正则表达式解析,中括号中的正则表达式就是上面提到的组合匹配模式,然后通过rubydebug编码格式输出信息。这样的组合有助于调试和分析输出结果。通过此配置启动Logstash进程后,我们仍然输入之前给出的那段内容:
172.16.213.132 [07/Feb/2018:16:24:19 +0800] "GET / HTTP/1.1" 403 5039
然后,查看rubydebug格式的日志输出,内容如下:
{
"referrer" => "\"GET / HTTP/1.1\"",
"@timestamp" => 2018-02-07T10:37:01.015Z,
"response" => "403",
"bytes" => "5039",
"clientip" => "172.16.213.132",
"@version" => "1",
"host" => "logstashserver",
"message" => "172.16.213.132 [07/Feb/2018:16:24:19 +0800] \"GET / HTTP/1.1\" 403 5039",
"timestamp" => "07/Feb/2018:16:24:19 +0800"
}
从这个输出可知,通过grok定义好的5个字段都获取到了内容,并正常输出了,看似完美,其实还有不少瑕疵。
首先,message字段也输出了完整的输入内容。这样看来,数据实质上就相当于是重复存储了两份,此时可以用remove_field参数来删除掉message字段,只保留最重要的部分。
其次,timestamp字段表示日志的产生时间,而@timestamp默认情况下显示的是当前时间,在上面的输出中可以看出,这两个字段的时间并不一致,那么问题来了,在ELK日志处理系统中,@timestamp字段会被elasticsearch用到,用来标注日志的生成时间,如此一来,日志生成的时间就会发生混乱,要解决这个问题,需要用到另一个插件,即data插件,这个时间插件用来转换日志记录中的时间字符串,变成LogStash::Timestamp对象,然后转存到@timestamp字段里。
使用data插件很简单,添加下面一段配置即可:
date {
match => ["timestamp", "dd/MMM/yyyy:HH:mm:ss Z"]
}
注意:时区偏移量需要用一个字母Z来转换。
最后,在将timestamp自动的值传给@timestamp后,timestamp其实也就没有存在的意义了,所以还需要删除这个字段。
将上面三个步骤的操作统一合并到配置文件中,修改后的配置文件内容如下:
input {
stdin {}
}
filter {
grok {
match => { "message" => "%{IP:clientip}\ \[%{HTTPDATE:timestamp}\]\ %{QS:referrer}\ %{NUMBER:response}\ %{NUMBER:bytes}" }
remove_field => [ "message" ]
}
date {
match => ["timestamp", "dd/MMM/yyyy:HH:mm:ss Z"]
}
mutate {
remove_field => ["timestamp"]
}
}
output {
stdout {
codec => "rubydebug"
}
}
在这个配置文件中,使用了date插件,mutate插件以及remove_field配置项,关于这两个插件后面会马上介绍到。
将修改后的配置文件重新运行后,仍然输入之前的那段内容:
172.16.213.132 [07/Feb/2018:16:24:19 +0800] "GET / HTTP/1.1" 403 5039
输出现在变为如下结果:
{
"referrer" => "\"GET / HTTP/1.1\"",
"@timestamp" => 2018-02-07T08:24:19.000Z,
"response" => "403",
"bytes" => "5039",
"clientip" => "172.16.213.132",
"@version" => "1",
"host" => "logstashserver"
}
这就是我们需要的最终结果。
1.2、时间处理(Date)
date插件是对于排序事件和回填旧数据尤其重要,它可以用来转换日志记录中的时间字段,变成LogStash::Timestamp对象,然后转存到@timestamp字段里,这在上一节已经做过简单的介绍。
下面是date插件的一个配置示例(这里仅仅列出filter部分):
filter {
grok {
match => ["message", "%{HTTPDATE:timestamp}"]
}
date {
match => ["timestamp", "dd/MMM/yyyy:HH:mm:ss Z"]
}
}
为什么要使用这个date插件呢,主要有两方面原因:
一方面由于Logstash会给收集到的每条日志自动打上时间戳(即@timestamp),但是这个时间戳记录的是input接收数据的时间,而不是日志生成的时间(因为日志生成时间与input接收的时间肯定不同),这样就可能导致搜索数据时产生混乱。
另一方面,不知道读者是否注意到了,在上面那段rubydebug编码格式的输出中,@timestamp字段虽然已经获取了timestamp字段的时间,但是仍然比北京时间早了8个小时,这是因为在Elasticsearch内部,对时间类型字段都是统一采用UTC时间,而日志统一采用UTC时间存储,是国际安全、运维界的一个共识。其实这并不影响什么,因为ELK已经给出了解决方案,那就是在Kibana平台上,程序会自动读取浏览器的当前时区,然后在web页面自动将UTC时间转换为当前时区的时间。
用于解析日期和时间文本的语法使用字母来指示时间(年、月、日、时、分等)的类型,以及重复的字母来表示该值的形式,在上面看到的"dd/MMM/yyyy:HH:mm:ss Z"就使用了这种形式,下图列出了每个使用字符的含义。
1.3、数据修改(Mutate)
mutate插件是Logstash另一个非常重要插件。它提供了丰富的基础类型数据处理能力。包括重命名、删除、替换和修改日志事件中的字段。这里重点介绍下mutate插件的字段类型转换功能(covert)、正则表达式替换匹配字段功能(gsub)、分隔符分割字符串为数组功能(split)、重命名字段功能(rename)、删除字段功能(remove_field)的具体实现方法。
(1)、字段类型转换功能
mutate可以设置的转换类型有"integer"、"float"和"string",下面是一个关于mutate字段类型转换的示例(仅列出filter部分):
filter {
mutate {
covert => ["filed_name", "integer"]
}
}
这个示例表示将filed_name字段类型修改为integer。
(2)、正则表达式替换匹配字段
gsub可以通过正则表达式替换字段中匹配到的值,只对字符串字段有效,下面是一个关于mutate插件中gsub的示例(仅列出filter部分):
filter {
mutate {
gsub => ["filed_name_1", "/" , "_"]
}
}
这个示例表示将filed_name_1字段中所有"/"字符替换为"_"。
(3)、分隔符分割字符串为数组
split可以通过指定的分隔符分割字段中的字符串为数组,下面是一个关于mutate插件中split的示例(仅列出filter部分):
filter {
mutate {
split => {"filed_name_2", "|"}
}
}
这个示例表示将filed_name_2字段以"|"为区间分隔为数组。
(4)重命名字段
rename可以实现重命名某个字段的功能,下面是一个关于mutate插件中rename的示例(仅列出filter部分):
filter {
mutate {
rename => {"old_field" => "new_field"}
}
}
这个示例表示将字段old_field重命名为new_field。
(5)删除字段
remove_field可以实现删除某个字段的功能,下面是一个关于mutate插件中remove_field的示例(仅列出filter部分):
filter {
mutate {
remove_field => ["timestamp"]
}
}
这个示例表示将字段timestamp删除。
在本节最后,我们将上面讲到的mutate插件的几个功能点整合到一个完整的配置文件中,以验证mutate插件实现的功能细节,配置文件内容如下:
input {
stdin {}
}
filter {
grok {
match => { "message" => "%{IP:clientip}\ \[%{HTTPDATE:timestamp}\]\ %{QS:referrer}\ %{NUMBER:response}\ %{NUMBER:bytes}" }
remove_field => [ "message" ]
}
date {
match => ["timestamp", "dd/MMM/yyyy:HH:mm:ss Z"]
}
mutate {
rename => { "response" => "response_new" }
convert => [ "response","float" ]
gsub => ["referrer","\"",""]
remove_field => ["timestamp"]
split => ["clientip", "."]
}
}
output {
stdout {
codec => "rubydebug"
}
}
将此配置文件运行后,仍然输入之前的那段内容:
172.16.213.132 [07/Feb/2018:16:24:19 +0800] "GET / HTTP/1.1" 403 5039
输出结果如下:
{
"referrer" => "GET / HTTP/1.1",
"@timestamp" => 2018-02-07T08:24:19.000Z,
"bytes" => "5039",
"clientip" => [
[0] "172",
[1] "16",
[2] "213",
[3] "132"
],
"@version" => "1",
"host" => "logstashserver",
"response_new" => "403"
}
从这个输出中,可以很清楚的看到,mutate插件是如何操作日志事件中的字段的。
1.4、GeoIP 地址查询归类
GeoIP是最常见的免费IP地址归类查询库,当然也有收费版可以使用。GeoIP库可以根据IP 地址提供对应的地域信息,包括国别,省市,经纬度等,此插件对于可视化地图和区域统计非常有用。
下面是一个关于GeoIP插件的简单示例(仅列出filter部分)::
filter {
geoip {
source => "ip_field"
}
}
其中,ip_field字段是输出IP地址的一个字段。
由于默认情况下GeoIP库输出的字段数据比较多,例如这里假定输入的ip_field字段为114.55.68.110,那么geoip将默认输出如下内容:
"geoip" => {
"city_name" => "Hangzhou",
"timezone" => "Asia/Shanghai",
"ip" => "114.55.68.110",
"latitude" => 30.2936,
"country_name" => "China",
"country_code2" => "CN",
"continent_code" => "AS",
"country_code3" => "CN",
"region_name" => "Zhejiang",
"location" => {
"lon" => 120.1614,
"lat" => 30.2936
},
"region_code" => "33",
"longitude" => 120.1614
}
有时候我们可能不需要这么多内容,此时可以通过fields选项指定自己所需要的。下例为选择输出字段的方式:
filter {
geoip {
fields => ["city_name", "region_name", "country_name", "ip", "latitude", "longitude", "timezone"]
}
}
logstash会通过latitude和longitude额外生成geoip.location,用于地图定位。geoip库仅可用来查询公共网络上的IP信息,对于查询不到结果的,会直接返回 null,而logstash对geoip插件返回null的处理方式是不生成对应的geoip字段。
1.5、filter插件综合应用实例
下面给出一个业务系统输出的日志格式,由于业务系统输出的日志格式无法更改,因此就需要我们通过logstash的filter过滤功能以及grok插件来获取需要的数据格式,此业务系统输出的日志内容以及原始格式如下:
2018-02-09T10:57:42+08:00|~|123.87.240.97|~|Mozilla/5.0 (iPhone; CPU iPhone OS 11_2_2 like Mac OS X) AppleWebKit/604.4.7 Version/11.0 Mobile/15C202 Safari/604.1|~|http://m.sina.cn/cm/ads_ck_wap.html|~|1460709836200|~|DF0184266887D0E
可以看出,这段日志都是以“||”为区间进行分隔的,那么刚好我们就以“||”为区间分隔符,将这段日志内容分割为6个字段。这里通过grok插件进行正则匹配组合就能完成这个功能。
完整的grok正则匹配组合语句如下:
%{TIMESTAMP_ISO8601:localtime}\|\~\|%{IPORHOST:clientip}\|\~\|(%{GREEDYDATA:http_user_agent})\|\~\|(%{DATA:http_referer})\|\~\|%{GREEDYDATA:mediaid}\|\~\|%{GREEDYDATA:osid}
这里用到了四种匹配模式,分别是TIMESTAMP_ISO8601、IPORHOST、GREEDYDATA和DATA,都是logstash默认的,可以从logstash安装目录下找到,具体含义读者可自行查阅,这里不再介绍。
编写grok正则匹配组合语句有一定难度,需要根据具体的日志格式和logstash提供的匹配模式配合实现,不过幸运的是,有一个grok调试平台可供我们使用,地址为http://grokdebug.herokuapp.com,在这个平台上,可以很方便的调试grok正则表达式。
将上面编写好的grok正则匹配组合语句套入logstash事件配置文件中即可,完整的配置文件内容如下:
input {
stdin {}
}
filter {
grok {
match => { "message" => "%{TIMESTAMP_ISO8601:localtime}\|\~\|%{IPORHOST:clientip}\|\~\|(%{GREEDYDATA:http_user_agent})\|\~\|(%{DATA:http_referer})\|\~\|%{GREEDYDATA:mediaid}\|\~\|%{GREEDYDATA:osid}" }
remove_field => [ "message" ]
}
date {
match => ["localtime", "yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ssZZ"]
target => "@timestamp"
}
mutate {
remove_field => ["localtime"]
}
}
output {
stdout {
codec => "rubydebug"
}
}
这个配置文件完成的功能有如下几个方面:
(1)从终端接收(stdin)输入数据
(2)将输入日志内容分为6个字段。
(3)删除message字段
(4)将输入日志的时间字段信息转存到@timestamp字段里
(5)删除输入日志的时间字段
(6)将输入内容以rubydebug格式在终端输出(stdout)
在此配置文件中,需要注意一下date插件中match的写法,其中,localtime是输入日志中的时间字段(2018-02-09T10:57:42+08:00),"yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ssZZ"用来匹配输入日志字段的格式,在匹配成功后,会将localtime字段的内容转存到@timestamp字段里,target默认指的就是@timestamp,所以“target => "@timestamp"”表示用localtime字段的时间更新@timestamp字段的时间。
由于输入的时间字段格式为ISO8601,因此,上面关于date插件转换时间的写法,也可以写成如下格式:
date {
match => ["localtime", "ISO8601"]
}
这种写法看起来更简单。
最后,将上面的logstash事件配置文件运行起来,输入示例数据后,得到的输出结果如下:
{
"@timestamp" => 2018-02-09T02:57:42.000Z,
"http_referer" => "http://m.sina.cn/cm/ads_ck_wap.html",
"clientip" => "123.87.240.97",
"@version" => "1",
"host" => "logstashserver",
"osid" => "DF0184266887D0E",
"mediaid" => "1460709836200",
"http_user_agent" => "Mozilla/5.0 (iPhone; CPU iPhone OS 11_2_2 like Mac OS X) AppleWebKit/604.4.7 Version/11.0 Mobile/15C202 Safari/604.1"
}
这个输出就是我们需要的最终结果,可以将此结果直接输出到elasticsearch中,然后在Kibana中就可以查看到对应的数据。
2、Logstash输出插件(output)
output是Logstash的最后阶段,一个事件可以经过多个输出,而一旦所有输出处理完成,整个事件就执行完成。 一些常用的输出包括:
file: 表示将日志数据写入磁盘上的文件。
elasticsearch:表示将日志数据发送给Elasticsearch。Elasticsearch可以高效方便和易于查询的保存数据。
graphite:表示将日志数据发送给graphite,graphite是一种流行的开源工具,用于存储和绘制数据指标。
此外,Logstash还支持输出到nagios、hdfs、email(发送邮件)和Exec(调用命令执行)。
2.1、输出到标准输出(stdout)
stdout与之前介绍过的stdin插件一样,它是最基础和简单的输出插件,下面是一个配置实例:
output {
stdout {
codec => rubydebug
}
}
stdout插件,主要的功能和用途就是用于调试,这个插件,在前面已经多次使用过。这里不再过多介绍。
2.2、保存为文件(file)
file插件可以将输出保存到一个文件中,配置实例如下:
output {
file {
path => "/data/log3/%{+yyyy-MM-dd}/%{host}_%{+HH}.log"
}
上面这个配置中,使用了变量匹配,用于自动匹配时间和主机名,这在实际使用中很有帮助。
file插件默认会以JSON形式将数据保存到指定的文件中,而如果只希望按照日志的原始格式保存的话,就需要通过codec编码方式自定义%{message},将日志按照原始格式保存输出到文件。配置实例如下:
output {
file {
path => "/data/log3/%{+yyyy-MM-dd}/%{host}_%{+HH}.log.gz"
codec => line { format => "%{message}"}
gzip => true
}
在这个配置中,使用了codec编码方式,将输出日志转换为原始格式,同时,输出数据文件还开启了gzip压缩,自动将输出保存为压缩文件格式。
2.3、输出到elasticsearch
Logstash将过滤、分析好的数据输出到elasticsearch中进行存储和查询,是最经常使用的方法。下面是一个配置实例:
output {
elasticsearch {
host => ["172.16.213.37:9200","172.16.213.77:9200","172.16.213.78:9200"]
index => "logstash-%{type}-%{+YYYY.MM.dd}"
manage_template => false
template_name => "template-web_access_log"
}
}
上面配置中每个配置项含义如下:
host:是一个数组类型的值,后面跟的值是elasticsearch节点的地址与端口,默认端口是9200。可添加多个地址。
index:写入elasticsearch的索引的名称,这里可以使用变量。Logstash提供了%{+YYYY.MM.dd}这种写法。在语法解析的时候,看到以+ 号开头的,就会自动认为后面是时间格式,尝试用时间格式来解析后续字符串。这种以天为单位分割的写法,可以很容易的删除老的数据或者搜索指定时间范围内的数据。此外,注意索引名中不能有大写字母。
manage_template:用来设置是否开启logstash自动管理模板功能,如果设置为false将关闭自动管理模板功能。如果我们自定义了模板,那么应该设置为false。
template_name:这个配置项用来设置在Elasticsearch中模板的名称。
