3.1 数据采集

3.1.1 数据采集的概念

在数据分析领域，数据采集是所有工作的第一道工序，是一切分析的来源。在数据仓库等应用场景中，一般采用ETL进行数据采集，面向的是结构化数据，如数据库表或CSV文件。相应的工具以SQL方式为主，支持ERP、CRM等商业系统数据的采集。在日志分析等应用场景中，一般采用实时或周期性服务进行数据采集，一般面向的是非结构化数据，如日志文件、网络流量、指标类数据（如应用性能监控，APM）等，处理过程包括采集、解码、转换、清理等。

支持非结构化数据采集的开源工具有Flume、Logstash、File Beats、Fluentd、Heka等；支持结构化数据采集的开源工具有Gobblin、Chukwa、Suro、Morphlines、HIHO等。

3.1.2 日志采集工具Logstash

本节就以安全分析中常用的开源日志采集工具Logstash为例进行介绍。Logstash是一个基于Ruby语言开发的数据采集框架，支持众多输入插件、处理插件、输出插件，采用JRuby作为运行时，易于部署。同时，Logstash良好兼容Elasticsearch，最早由Jordan Sissel创建，在2013年加入Elastic公司的ELK套件。

图3-1所示为Logstash的一个典型部署拓扑，从中可以看到Logstash扮演了两种不同的角色，分别是日志收集和日志解析。

安装Logstash非常方便，进入官网下载页面找到对应的操作系统和版本，单击下载即可。也可以采用系统软件仓库（如Cent OS的yum、Ubuntu的apt、macOS的Homebrew等）完成安装。如果必须在一些年代久远的操作系统上运行Logstash，可以用源代码包部署，但要提前安装好Java环境。

Logstash主要包含输入、处理、输出三类插件，常用输入类有文件读取、Syslog网络接收；处理类有JSON、Multiline、Date、Grok、Mutate；输出类有Elasticsearch输出、文件输出、调试输出。

1.读取文件（ File ）

网站访问日志分析是一个运维工程师最常见的工作之一，所以先来学习一下怎么用Logstash处理日志文件。

以下是一段读取文件的输入插件配置案例：

其中包括文件路径（path）、文件编解码类型（codec）等基本配置，也包括读取位置（sincedb）、排除（exclude）、开始位置（start_position）等高级配置。

2.接收Syslog数据（ Syslog ）

Syslog可能是运维领域最流行的数据传输协议，若要从设备上收集系统日志，Syslog应该是第一选择。尤其是网络设备，比如思科设备，Syslog几乎是唯一可行的办法。通过Logstash的读取Syslog数据插件可以接收各种系统和设备发送的Syslog日志报文。

下面是一段接收Syslog数据的输入插件配置案例：

3. JSON编解码

该插件可以解码JSON格式的数据源或者编码JSON格式用于数据输出。它支持两种格式，json用于解析整个JSON格式文件；json_lines用于流式地处理一行行的JSON格式文本内容。

下面是一段流式解析JSON格式UDP报文的配置案例：

4.合并多行数据

有些时候，应用程序调试日志会包含非常丰富的内容，为一个事件打印出很多行信息。这种日志通常很难通过命令行解析的方式做分析，而Logstash为此准备了codec/multiline插件。

下面是一段对文件日志进行多行处理的配置案例：

5.时间格式处理

filters/date插件可以用来解析日志记录中的时间字符串，转换变成Logstash::Timestamp对象，然后转存到@timestamp字段里。

下面是一段对日志进行时间处理的配置案例：

6. Grok正则捕获

Grok是Logstash最重要的插件。在Grok里可以预定义命名正则表达式，然后（在Grok参数或者其他正则表达式里）引用它。

比如下面的一段文本内容：

可以用如下的Grok命名正则表达式进行解析：

下面是一段对日志进行Grok解析的配置案例：

7.数据修改 (Mutate)

Mutate插件是Logstash的另一个重要插件。它提供了丰富的基础类型数据处理能力，包括类型转换、字符串处理和字段处理等。

8. Elasticsearch输出

Logstash可以将数据写入Elasticsearch。建议采用HTTP协议。和Node协议相比，它虽然性能低一点，但是可以让Logstash和Elasticsearch间不存在兼容问题。

接下来结合两个案例来看看如何组合这些Logstash的插件。

（1）数据采集案例1

Web访问日志，如Apache、Nginx访问日志，日志样例如下：

对其进行如下的输入、处理、输出模块配置，Logstash就可以进行处理并插入到Elasticsearch中。

在Elasticsearch中可以看到解析后的结构化信息：

（2）数据采集案例2

系统Syslog日志，如Linux系统日志，日志样例如下：

对其进行如下的输入、处理、输出模块配置，Logstash就可以进行处理并插入到Elasticsearch中。

在Elasticsearch中可以看到解析后的结构化信息：

完成数据采集后，就需要进行存储，以便用于后续的分析和查询。数据存储方式主要分为非结构化存储和结构化存储。接下来的几节分别以HDFS、HBase为例介绍两种不同的大数据存储。

说到大数据的起源，不能不提Google发布的关于大数据的三大技术：Google File System（大规模分布式文件系统）、MapReduce（大规模分布式计算框架）、BigTable（大规模分布式数据库）。而后Hadoop开源项目是Doug Cutting在Yahoo依据Google三大论文开始的实践，起源于Nutch分布式搜索引擎项目，并很快形成了一个庞大的用户社区和生态系统。 vOMUuMvTjWIAi+E2/5batJDXRiB4gMGGzyRCxNnaGZ7VFeRlK6DEfNljHn82gEqH