如何在 Filebeat 端进行日志处理

一、起因

目前某项目组日志需要做切割处理，针对日志信息进行分割并提取 k/v 放入 es 中方便查询。这种需求在传统 ELK 中应当由 logstash 组件完成，通过 gork 等操作对日志进行过滤、切割等处理。不过很尴尬的是我并不会 ruby，logstash pipeline 的一些配置我也是极其头疼，而且还不想学…更不凑巧的是我会写点 go，那么理所应当的此时的我对 filebeat 源码产生了一些想法，比如我直接在 filebeat 端完成日志处理，然后直接发 es/logstash，这样似乎更方便，而且还能分摊 logstash 的压力，我感觉这个操作并不过分😂…

二、需求

目前某项目组 java 日志格式如下:

2020-04-30 21:56:30.117$$api-test-65c8c7cf7f-lng7h$$http-nio-8080-exec-3$$INFO$$com.example.api.common.filter.GlobalDataFilter$$GlobalDataFilter.java$$95$$test
build commonData from header :{"romVersion":"W_V2.1.4","softwareVersion":"15","token":"aFxANNM3pnRYpohvLMSmENydgFSfsmFMgCbFWAosIE="}
$$$$

目前开发约定格式为日志通过 $$ 进行分割，日志格式比较简单，但是 logstash 共用(nginx 等各种日志都会往这个 logstash 输出)，不想去折腾 logstash 配置的情况下，只需要让 filebeat 能够直接切割并设置好 k/v 对应既可。

三、filebeat module

module 部份只做简介，以为实际上依托 es 完成，意义不大。

当然在考虑修改 filebeat 源码后，我第一想到的是 filebeat 的 module，这个 module 在官方文档中是个很神奇的东西；通过开启一个 module 就可以对某种日志直接做处理，这种东西似乎就是我想要的；比如我写一个 “项目名” module，然后 filebeat 直接开启这个 module，这个项目的日志就直接自动处理好(听起来就很 “上流”)…

针对于自定义 module，官方给出了文档: Creating a New Filebeat Module

按照文档操作如下(假设我们的项目名为 cdm):

# 克隆源码
git clone git@github.com:elastic/beats.git
# 切换到稳定分支
cd bests && git checkout -b v7.6.2 v7.6.2-module
# 创建 module，GO111MODULE 需要设置为 off
# 在 7.6.2 版本官方尚未开始支持 go mod
cd filebeat
GO111MODULE=off make create-module MODULE=cdm

创建完成后目录结构如下

➜  filebeat git:(v7.6.2-module) ✗ tree module/cdm
module/cdm
├── _meta
│   ├── config.yml
│   ├── docs.asciidoc
│   └── fields.yml
└── module.yml

1 directory, 4 files

这几个文件具体作用官方文档都有详细的描述；但是根据文档描述光有这几个文件是不够的，module 只是一个处理集合的定义，尚未包含任何处理，针对真正的处理需要继续创建 fileset，fileset 简单的理解就是针对具体的一组文件集合的处理；例如官方 nginx module 中包含两个 fileset: access 和 error，这两个一个针对 access 日志处理一个针对 error 日志进行处理；在 fileset 中可以设置默认文件位置、处理方式。

But… 我翻了 nginx module 的样例配置才发现，module 这个东西实质上只做定义和存储处理表达式，具体的切割处理实际上交由 es 的 Ingest Node 处理；表达式里仍需要定义 grok 等操作，而且这东西最终会编译到 go 静态文件里；此时的我想说一句 “MMP”，本来我是不像写 grok 啥的才来折腾 filebeat，结果这个 module 折腾一圈还是要写 grok 啥的，而且这东西直接借助 es 完成导致压力回到了 es 同时每次修改还得重新编译 filebeat… 所以折腾到这我就放弃了，这已经违背了当初的目的，有兴趣的可以参考以下文档继续折腾:

四、filebeat processors

经历了 module 的失望以后，我把目光对准了 processors；processors 是 filebeat 一个强大的功能，顾名思义它可以对 filbeat 收集到的日志进行一些处理；从官方 Processors 页面可以看到其内置了大量的 processor；这些 processor 大部份都是直接对日志进行 “写” 操作，所以理论上我们自己写一个 processor 就可以 “为所欲为+为所欲为=为所欲为”。

不过不幸的是关于 processor 的开发官方并未给出文档，官方认为这是一个 high level 的东西，不过也找到了一个 issue 对其做了相关回答: How do I write a processor plugin by myself；所以最好的办法就是直接看已有 processor 的源码抄一个。

理所应当的找了一个软柿子捏: add_host_metadata，add_host_metadata processor 顾名思义在每个日志事件(以下简称为 event)中加入宿主机的信息，比如 hostname 啥的；以下为 add_host_metadata processor 的文件结构(processors 代码存储在 libbeat/processors 目录下)。

dir_tree

通过阅读源码和 issue 的回答可以看出，我们自定义的 processor 只需要实现 Processor interface 既可，这个接口定义如下:

Processor interface

通过查看 add_host_metadata 的源码，String() string 方法只需要返回这个 processor 名称既可(可以包含必要的配置信息)；而 Run(event *beat.Event) (*beat.Event, error) 方法表示在每一条日志被读取后都会转换为一个 event 对象，我们在方法内进行处理然后把 event 返回既可(其他 processor 可能也要处理)。

add_host_metadata source

有了这些信息就简单得多了，毕竟作为一名合格的 CCE(Ctrl C + Ctrl V + Engineer) 抄这种操作还是很简单的，直接照猫画虎写一个就行了

config.go

package cmd

// Config for cdm processor.
type Config struct {
	Name           string          `config:"name"`
}

func defaultConfig() Config {
	return Config{
	}
}

cdm.go

package cmd

import (
	"strings"

	"github.com/elastic/beats/libbeat/logp"
	"github.com/pkg/errors"

	"github.com/elastic/beats/libbeat/beat"
	"github.com/elastic/beats/libbeat/common"
	"github.com/elastic/beats/libbeat/processors"
	jsprocessor "github.com/elastic/beats/libbeat/processors/script/javascript/module/processor"
)

func init() {
	processors.RegisterPlugin("cdm", New)
	jsprocessor.RegisterPlugin("CDM", New)
}

type cdm struct {
	config Config
	fields []string
	log    *logp.Logger
}

const (
	processorName = "cdm"
	logName       = "processor.cdm"
)

// New constructs a new cdm processor.
func New(cfg *common.Config) (processors.Processor, error) {
	// 配置文件里就一个 Name 字段，结构体留着以后方便扩展
	config := defaultConfig()
	if err := cfg.Unpack(&config); err != nil {
		return nil, errors.Wrapf(err, "fail to unpack the %v configuration", processorName)
	}

	p := &cdm{
		config: config,
		// 待分割的每段日志对应的 key
		fields: []string{"timestamp", "hostname", "thread", "level", "logger", "file", "line", "serviceName", "traceId", "feTraceId", "msg", "exception"},
		log:    logp.NewLogger(logName),
	}

	return p, nil
}

// 真正的日志处理逻辑
// 为了保证后面的 processor 正常处理，这里面没有 return 任何 error，只是简单的打印
func (p *cdm) Run(event *beat.Event) (*beat.Event, error) {
	// 尝试获取 message，理论上这一步不应该出现问题
	msg, err := event.GetValue("message")
	if err != nil {
		p.log.Error(err)
		return event, nil
	}

	message, ok := msg.(string)
	if !ok {
		p.log.Error("failed to parse message")
		return event, nil
	}

	// 分割日志
	fieldsValue := strings.Split(message, "$$")
	p.log.Debugf("message fields: %v", fieldsVaule)
	// 为了保证不会出现数组越界需要判断一下(万一弄出个格式不正常的日志过来保证不崩)
	if len(fieldsValue) < len(p.fields) {
		p.log.Errorf("incorrect field length: %d, expected length: %d", len(fieldsValue), len(p.fields))
		return event, nil
	}

	// 这里遍历然后赛会到 event 既可
	data := common.MapStr{}
	for i, k := range p.fields {
		_, _ = event.PutValue(k, strings.TrimSpace(fieldsValue[i]))
	}
	event.Fields.DeepUpdate(data)

	return event, nil
}

func (p *cdm) String() string {
	return processorName
}

写好代码以后就可以编译一个自己的 filebeat 了(开心ing)

cd filebeat
# 如果想交叉编译 linux 需要增加 GOOS=linux 变量 
GO111MODULE=off make

然后编写配置文件进行测试，日志相关字段已经成功塞到了 event 中，这样我直接发到 es 或者 logstash 就行了。

filebeat.inputs:
- type: log
  enabled: true
  paths:
    - /Users/natural/tmp/cdm.log
  processors:
    - cdm: ~
  multiline.pattern: ^\d{4}-\d{1,2}-\d{1,2}
  multiline.match: after
  multiline.negate: true
  multiline.timeout: 5s

五、script processor

在我折腾完源码以后，反思一下其实这种方式需要自己编译 filebeat，而且每次规则修改也很不方便，唯一的好处真的就是用代码可以 “为所欲为”；反过来一想 “filebeat 有没有 processor 的扩展呢？脚本热加载那种？” 答案是使用 script processor，script processor 虽然名字上是个 processor，实际上其包含了完整的 ECMA 5.1 js 规范实现；结论就是我们可以写一些 js 脚本来处理日志，然后 filebeat 每次启动后加载这些脚本既可。

script processor 的使用方式很简单，js 文件中只需要包含一个 function process(event) 方法既可，与自己用 go 实现的 processor 类似，每行日志也会形成一个 event 对象然后调用这个方法进行处理；目前 event 对象可用的 api 需要参考官方文档；需要注意的是 script processor 目前只支持 ECMA 5.1 语法规范，超过这个范围的语法是不被支持；实际上其根本是借助了 https://github.com/dop251/goja 这个库来实现的。同时为了方便开发调试，script processor 也增加了一些 nodejs 的兼容 module，比如 console.log 等方法是可用的；以下为 js 处理上面日志的逻辑:

var console = require('console');
var fileds = new Array("timestamp", "hostname", "thread", "level", "logger", "file", "line", "serviceName", "traceId", "feTraceId", "msg", "exception")

function process(event) {
    var message = event.Get("message");
    if (message == null || message == undefined || message == '') {
        console.log("failed to get message");
        return
    }
    var fieldValues = message.split("$$");
    if (fieldValues.length<fileds.length) {
        console.log("incorrect field length");
        return
    }
    for (var i = 0; i < fileds.length; ++i) {
        event.Put(fileds[i],fieldValues[i].trim())
    }
}

写好脚本后调整配置测试既可，如果 js 编写有问题，可以通过 console.log 来打印日志进行不断的调试

filebeat.inputs:
- type: log
  enabled: true
  paths:
    - /Users/natural/tmp/cdm.log
  processors:
    - script:
        lang: js
        id: cdm
        file: cdm.js
  multiline.pattern: ^\d{4}-\d{1,2}-\d{1,2}
  multiline.match: after
  multiline.negate: true
  multiline.timeout: 5s

需要注意的是目前 lang 的值只能为 javascript 和 js(官方文档写的只能是 javascript)；根据代码来看后续 script processor 有可能支持其他脚本语言，个人认为主要取决于其他脚本语言有没有纯 go 实现的 runtime，如果有的话未来很有可能被整合到 script processor 中。

script processor

六、其他 processor

研究完 script processor 后我顿时对其他 processor 也产生了兴趣，随着更多的查看processor 文档，我发现其实大部份过滤分割能力已经有很多 processor 进行了实现，其完善程度外加可扩展的 script processor 实际能力已经足矣替换掉 logstash 的日志分割过滤处理了。比如上面的日志切割其实使用 dissect processor 实现更加简单(这个配置并不完善，只是样例):

processors:
  - dissect:
      field: "message"
      tokenizer: "%{timestamp}$$%{hostname}$$%{thread}$$%{level}$$%{logger}$$%{file}$$%{line}$$%{serviceName}$$%{traceId}$$%{feTraceId}$$%{msg}$$%{exception}$$"

除此之外还有很多 processor，例如 drop_event、drop_fields、timestamp 等等，感兴趣的可以自行研究。

七、总结

基本上折腾完以后做了一个总结:

filebeat module: 这就是个华而不实的东西，每次修改需要重新编译且扩展能力几近于零，最蛋疼的是实际逻辑通过 es 来完成；我能想到的是唯一应用场景就是官方给我们弄一些 demo 来炫耀用的，比如 nginx module；实际生产中 nginx 日志格式保持原封不动的人我相信少之又少。
filebeat custom processor: 每次修改也需要重新编译且需要会 go 语言还有相关工具链，但是好处就是完全通过代码实现真正的为所欲为；扩展性取决于外部是否对特定位置做了可配置化，比如预留可以配置切割用正则表达式的变量等，最终取决于代码编写者(怎么为所欲为的问题)。
filebeat script processor: 完整 ECMA 5.1 js 规范支持，代码化对日志进行为所欲为，修改不需要重新编译；普通用户我个人觉得是首选，当然同时会写 go 和 js 的就看你想用哪个了。
filebeat other processor: 基本上实现了很多 logstash 的功能，简单用用很舒服，复杂场景还是得撸代码；但是一些特定的 processor 很实用，比如加入宿主机信息的 add_host_metadata processor 等。

Golang

Kubernetes Golang

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