Day 12 - Elasticsearch日志场景最佳实践

1. 背景

Elasticsearch可广泛应用于日志分析、全文检索、结构化数据分析等多种场景，大幅度降低维护多套专用系统的成本，在开源社区非常受欢迎。然而Elasticsearch为满足多种不同的使用场景，底层组合使用了多种数据结构，部分数据结构对具体的用户使用场景可能是冗余的，从而导致默认情况下无法达到性能和成本最优化。 幸运的是，Elasticsearch提供非常灵活的模板配置能力，用户可以按需进行优化。多数情况下，用户结合使用场景进行优化后，Elasticsearch的性能都会有数倍的提升，成本也对应有倍数级别的下降。本文主要介绍不同日志使用场景下的调优经验。

2. 日志处理基本流程

日志处理的基本流程包含：日志采集 -> 数据清洗 -> 存储 -> 可视化分析。Elastic Stack提供完整的日志解决方案，帮助用户完成对日志处理全链路的管理，推荐大家使用。每个流程的处理如下：

• 日志采集：从业务所在的机器上，较实时的采集日志传递给下游。常用开源组件如Beats、Logstash、Fluentd等。
• 数据清洗：利用正则解析等机制，完成日志从文本数据到结构化数据的转换。用户可使用Logstash 或 Elasticsearch Ingest模块等完成数据清洗。
• 存储：使用Elasticsearch对数据进行持久存储，并提供全文搜索和分析能力。
• 可视化分析：通过图形界面，完成对日志的搜索分析，常用的开源组件如Kibana、Grafana。

使用Elastic Stack处理日志的详细过程，用户可参考官方文章Getting started with the Elastic Stack，这里不展开介绍。

3. 日志场景调优

       对于Elasticsearch的通用调优，之前分享的文章Elasticsearch调优实践，详细介绍了Elasticsearch在性能、稳定性方面的调优经验。而对于日志场景，不同的场景使用方式差别较大，这里主要介绍常见使用方式下，性能和成本的优化思路。

3.1 基础场景

对于多数简单日志使用场景，用户一般只要求存储原始日志，并提供按关键字搜索日志记录的能力。对于此类场景，用户可跳过数据清洗阶段，并参考如下方式进行优化：

• 建议打开最优压缩，一般可降低40%存储。
• 设置原始日志字段（message）为text，去除keyword类型子字段，提供全文搜索能力，降低存储。
• 关闭_all索引，前面已通过message提供全文搜索能力。
• 对于其他字符串字段，统一设置为keyword类型，避免默认情况下字符串字段同时存储text、keyword两种类型的数据。
• 使用开源组件（如Beats）上报数据时会包含较多辅助信息，用户可通过修改组件配置文件进行裁剪。

这样去除message的keyword子字段、_all等冗余信息后，再加上最优压缩，可以保证数据相对精简。下面给出这类场景的常用模板，供用户参考：

{
    "order": 5,
    "template": "my_log_*",
    "settings": {
        "translog.durability": "async",
        "translog.sync_interval": "5s",
        "index.refresh_interval": "30s",
        "index.codec": "best_compression"    # 最优压缩
    },
    "mappings": {
        "_default_": {
            "_all": {                        # 关闭_all索引
                "enabled": false
            },
            "dynamic_templates": [
                {
                    "log": {                 # 原始日志字段，分词建立索引
                        "match": "message",
                        "mapping": {
                            "type": "text"
                        }
                    }
                },
                {
                    "strings": {             # 其他字符串字段，统一设置为keyword类型
                        "match_mapping_type": "string",
                        "mapping": {
                            "type": "keyword"
                        }
                    }
                }
            ]
        }
    }
}

3.2 精准搜索场景

对于部分用户，普通的全文检索并不能满足需求，希望精准搜索日志中的某部分，例如每条日志中包含程序运行时多个阶段的耗时数据，对具体一个阶段的耗时进行搜索就比较麻烦。对于此类场景，用户可基于基础场景，进行如下调整：

• 清洗过程中，可仅解析出需要精准搜索的部分作为独立字段，用于精准搜索。
• 对于精准搜索字段，如果无排序/聚合需求，可以关闭doc_values；对于字符串，一般使用keyword，可按需考虑使用text。

下面给出这类场景的常用模板，供用户参考：

{
    "order": 5,
    "template": "my_log_*",
    "settings": {
        "translog.durability": "async",
        "translog.sync_interval": "5s",
        "index.refresh_interval": "30s",
        "index.codec": "best_compression"    # 最优压缩
    },
    "mappings": {
        "_default_": {
            "_all": {                        # 关闭_all索引
                "enabled": false
            },
            "dynamic_templates": [
                {
                    "log": {                 # 原始日志字段，分词建立索引
                        "match": "message",
                        "mapping": {
                            "type": "text"
                        }
                    }
                },
                {
                    "precise_fieldx": {       # 精准搜索字段
                        "match": "fieldx",
                        "mapping": {
                            "type": "keyword",
                            "doc_values": false
                        }
                    }
                },
                {
                    "strings": {             # 其他字符串字段，统一设置为keyword类型
                        "match_mapping_type": "string",
                        "mapping": {
                            "type": "keyword"
                        }
                    }
                }
            ]
        }
    }
}

3.3 统计分析场景

对于某些场景，日志包含的主要是程序运行时输出的统计信息，用户通常会完全解析日志进行精确查询、统计分析，而是否保存原始日志关系不大。对于此类场景，用户可进行如下调整：

• 清洗过程中，解析出所有需要的数据作为独立字段；原始日志非必要时，建议去除。
• 如果有强需求保留原始日志，可以设置该字段enabled属性为false，只存储不索引。
• 多数字段保持默认即可，会自动建立索引、打开doc_values，可用于查询、排序、聚合。
• 对部分无排序/聚合需求、开销高的字段，可以关闭doc_values。

下面给出这类场景的常用模板，供用户参考：

{
    "order": 5,
    "template": "my_log_*",
    "settings": {
        "translog.durability": "async",
        "translog.sync_interval": "5s",
        "index.refresh_interval": "30s",
        "index.codec": "best_compression"    # 最优压缩
    },
    "mappings": {
        "_default_": {
            "_all": {                        # 关闭_all索引
                "enabled": false
            },
            "dynamic_templates": [
                {
                    "log": {                 # 原始日志字段，关闭索引
                        "match": "message",
                        "mapping": {
                            "enabled": false
                        }
                    }
                },
                {
                    "index_only_fieldx": {   # 仅索引的字段，无排序/聚合需求
                        "match": "fieldx",
                        "mapping": {
                            "type": "keyword",
                            "doc_values": false
                        }
                    }
                },
                {
                    "strings": {             # 其他字符串字段，统一设置为keyword类型
                        "match_mapping_type": "string",
                        "mapping": {
                            "type": "keyword"
                        }
                    }
                }
            ]
        }
    }
}

ES 5.1及之后的版本，支持关键字查询时自动选择目标字段，用户没有必要再使用原始日志字段提供不指定字段进行查询的能力。

4. 小结

日志的使用方式比较灵活，本文结合常见的客户使用方式，从整体上对性能、成本进行优化。用户也可结合自身业务场景，参考文章Elasticsearch调优实践进行更细致的优化。