kafka日志同步至elasticsearch和kibana展示
一 kafka consumer准备
前面的章节进行了分布式job的自动计算的概念讲解以及实践。上次分布式日志说过日志写进kafka，是需要进行处理，以便合理的进行展示，分布式日志的量和我们对日志的重视程度，决定了我们必须要有一个大数据检索，和友好展示的需求。那么自然就是elasticsearch和kibana，elasticsearch是可以检索TB级别数据的一个分布式NOSQL数据库，而kibana，不仅仅可以展示详情，而且有针对不同展示需求的功能，并且定制了很多很多日志格式的模板和采集数据的插件，这里不多介绍了，我自己感觉是比percona的pmm强大很多。
书归正传，我们这一节是要做同步前的准备工作。第一，对kafka的consumer进行封装。第二,读取kafka数据是需要一个后台程序去处理，但是不需要job，我们上次做的框架是基于zookeeper的分布式job，而kafka的分布式是在服务器端的，当然将job分布式设计方案用在轮询或者阻塞方式的后台程序，也是可以的，但是这次就不讲解了。下面我们就将kafka分布式的原理分析下，kafka的客户端有一个组的概念，borker端有一个topic的概念，product在发送消息的时候，会有一个key值。因为kafka存数据就是以key-value的方式存储数据的，所以broker就是用product传递过来的这个key进行运算，合理的将数据存储到某个topic的某个分区。而consumer端订阅topic，可以订阅多个topic,它的分派是这样的，每一个topic下的分区会有多个consuer，但是这些consumer必须属于不同的组，而每一个consumer可以订阅多个topic下的分区，但是不能重复。下面看图吧，以我们这次实际的日志为例，在kafka中mylog topic有5个分区。
那么如果我们有三个程序需要用这个mylog topic怎么办？而且我们需要很快的处理完这个数据，所以有可能这三个程序每一个程序都要两台服务器。想着都很头大，对吧？当然如果有我们前面讲解的分布式job也可以处理，但是要把分布式的功能迁移到这个后台程序，避免不了又大动干戈，开发，调试，测试，修改bug，直到程序稳定，那又是一场苦功。但是在kafka这里，不用担心，三个程序，比如订单，库存，顾客，我们为这三个程序的kafka客户端对应的设置为三个组，每一个组中consumer数量只要不超过5个，假如订单需要用到名为mylog的topic的消息，只要订单处理这个topic的实例数量，必须不能超过5个，当然可以少于5个，也可以等于0个。而同时一个consumer又可以去订阅多个topic，这也是kafka可以媲美rabbit的重要的一个原因，先天支持并发和扩展。我们看图：
如果一个组的consumer数量没有topic的分区多，kafka会自动分派给这个组的consumer，如果某一个consumer失败，kafka也会自动的将这个consumer的offset记录并且分派给另外一个consumer。
但是要注意一点，kafka的topic中的每个分区是线性的，但是所有的分区看起来就不会是线性的，如果需要topic是线性的，就必须将分区设置为1个。
下面看看我们封装的kafka客户端方法：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;
using Confluent.Kafka;
using Microsoft.Extensions.Options;
namespace Walt.Framework.Service.Kafka
{
public class KafkaService : IKafkaService
{
private KafkaOptions _kafkaOptions;
private Producer _producer;
private Consumer _consumer;
public Action<Message> GetMessageDele{ get; set; }
public Action<Error> ErrorDele{ get; set; }
public Action<LogMessage> LogDele{ get; set; }
public KafkaService(IOptionsMonitor<KafkaOptions> kafkaOptions)
{
_kafkaOptions=kafkaOptions.CurrentValue;
kafkaOptions.OnChange((kafkaOpt,s)=>{
_kafkaOptions=kafkaOpt;
System.Diagnostics.Debug
.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(kafkaOpt)+"---"+s);
});
_producer=new Producer(_kafkaOptions.Properties);
_consumer=new Consumer(_kafkaOptions.Properties);
}
private byte[] ConvertToByte(string str)
{
return System.Text.Encoding.Default.GetBytes(str);
}
public async Task<Message> Producer<T>(string topic,string key,T t)
{
if(string.IsNullOrEmpty(topic)
|| t==null)
{
throw new ArgumentNullException("topic或者value不能为null.");
}
string data = Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(t);
var task= await _producer.ProduceAsync(topic,ConvertToByte(key),ConvertToByte(data));
return task;
}
public void AddProductEvent()
{
_producer.OnError+=new EventHandler<Error>(Error);
_producer.OnLog+=new EventHandler<LogMessage>(Log);
}
///以事件的方式获取message
public void AddConsumerEvent(IEnumerable<string> topics)
{
_consumer.Subscribe(topics);
_consumer.OnMessage += new EventHandler<Message>(GetMessage);
_consumer.OnError += new EventHandler<Error>(Error);
_consumer.OnLog += new EventHandler<LogMessage>(Log);
}
private void GetMessage(object sender, Message mess)
{
if(GetMessageDele!=null)
{
GetMessageDele(mess);
}
}
private void Error(object sender, Error mess)
{
if(ErrorDele!=null)
{
ErrorDele(mess);
}
}
private void Log(object sender, LogMessage mess)
{
if(LogDele!=null)
{
LogDele(mess);
}
}
//以轮询的方式获取message
public Message Poll(int timeoutMilliseconds)
{
Message message =default(Message);
_consumer.Consume(out message, timeoutMilliseconds);
return message;
}
}
}
以事件激发的方式，因为是线程安全的方式调用，而本实例是后台方式执行，少不了多线程，所以还是以轮询的方式。以轮询的方式，这样的程序需要放那块尼？就是我们的后台程序框架。
二 后台程序管理框架开发
他的原理和job几乎差不多，比job要简单多了。看入口程序：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Collections.ObjectModel;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.AspNetCore;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;
using Microsoft.Extensions.Logging;
using EnvironmentName = Microsoft.Extensions.Hosting.EnvironmentName;
using Walt.Framework.Log;
using Walt.Framework.Service;
using Walt.Framework.Service.Kafka;
using Walt.Framework.Configuration;
using MySql.Data.EntityFrameworkCore;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using System.Threading;
using IApplicationLife =Microsoft.Extensions.Hosting;
using IApplicationLifetime = Microsoft.Extensions.Hosting.IApplicationLifetime;
namespace Walt.Framework.Console
{
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
//这里获取程序及和工作线程配置信息
Dictionary<string, Assembly> assmblyColl = new Dictionary<string, Assembly>();
var host = new HostBuilder()
.UseEnvironment(EnvironmentName.Development)
.ConfigureAppConfiguration((hostContext, configApp) =>
{
//这里netcore支持多数据源，所以可以扩展到数据库或者redis，集中进行配置。
//
configApp.SetBasePath(Directory.GetCurrentDirectory());
configApp.AddJsonFile(
$"appsettings.{hostContext.HostingEnvironment.EnvironmentName}.json",
optional: true);
configApp.AddEnvironmentVariables("PREFIX_");
configApp.AddCommandLine(args);
}).ConfigureLogging((hostContext, configBuild) =>
{
configBuild.AddConfiguration(hostContext.Configuration.GetSection("Logging"));
configBuild.AddConsole();
configBuild.AddCustomizationLogger();
})
.ConfigureServices((hostContext, service) =>
{
service.Configure<HostOptions>(option =>
{
option.ShutdownTimeout = System.TimeSpan.FromSeconds(10);
});
service.AddKafka(KafkaBuilder =>
{
KafkaBuilder.AddConfiguration(hostContext.Configuration.GetSection("KafkaService"));
});
service.AddElasticsearchClient(config=>{
config.AddConfiguration(hostContext.Configuration.GetSection("ElasticsearchService"));
});
service.AddDbContext<ConsoleDbContext>(option =>
option.UseMySQL(hostContext.Configuration.GetConnectionString("ConsoleDatabase")), ServiceLifetime.Transient, ServiceLifetime.Transient);
///TODO 待实现从数据库中pull数据，再将任务添加进DI
service.AddSingleton<IConsole,KafkaToElasticsearch>();
})
.Build();
CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource();
CancellationToken token = source.Token;
var task=Task.Run(async () =>{
IConsole console = host.Services.GetService<IConsole>();
await console.AsyncExcute(source.Token);
},source.Token);
Dictionary<string, Task> dictTask = new Dictionary<string, Task>();
dictTask.Add("kafkatoelasticsearch", task);
int recordRunCount = 0;
var fact = host.Services.GetService<ILoggerFactory>();
var log = fact.CreateLogger<Program>();
var disp = Task.Run(() =>
{
while (true)
{
if (!token.IsCancellationRequested)
{
++recordRunCount;
foreach (KeyValuePair<string, Task> item in dictTask)
{
if (item.Value.IsCanceled
|| item.Value.IsCompleted
|| item.Value.IsCompletedSuccessfully
|| item.Value.IsFaulted)
{
log.LogWarning("console任务：{0}，参数：{1}，执行异常,task状态：{2}", item.Key, "", item.Value.Status);
if (item.Value.Exception != null)
{
log.LogError(item.Value.Exception, "task:{0},参数：{1}，执行错误.", item.Key, "");
//TODO 根据参数更新数据库状态，以便被监控到。
}
//更新数据库状态。
}
}
}
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
log.LogInformation("循环：{0}次，接下来等待2秒。", recordRunCount);
}
},source.Token);
IApplicationLifetime appLiftTime = host.Services.GetService<IApplicationLifetime>();
appLiftTime.ApplicationStopping.Register(()=>{
log.LogInformation("程序停止中。");
source.Cancel();
log.LogInformation("程序停止完成。");
});
host.RunAsync().GetAwaiter().GetResult();
}
}
}
因为分布式job有quartz，是有自己的设计理念，但是这个console后台框架不需要，是自己开发，所以完全和Host通用主机兼容，所有的部件都可以DI。设计原理就是以数据库的配置，构造Task，然后使用
CancellationTokenSource和TaskCompletionSource去管理Task。运行结果根据状态去更新数据库，以便监控。当然咱们这个例子功能没实现全，后面可以完善
，感兴趣的可以去我的github上pull代码。咱们看任务中的例子代码：
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using Confluent.Kafka;
using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.Logging;
using Nest;
using Walt.Framework.Log;
using Walt.Framework.Service.Elasticsearch;
using Walt.Framework.Service.Kafka;
namespace Walt.Framework.Console
{
public class KafkaToElasticsearch : IConsole
{
ILoggerFactory _logFact;
IConfiguration _config;
IElasticsearchService _elasticsearch;
IKafkaService _kafkaService;
public KafkaToElasticsearch(ILoggerFactory logFact,IConfiguration config
,IElasticsearchService elasticsearch
,IKafkaService kafkaService)
{
_logFact = logFact;
_config = config;
_elasticsearch = elasticsearch;
_kafkaService = kafkaService;
}
public async Task AsyncExcute(CancellationToken cancel=default(CancellationToken))
{
var log = _logFact.CreateLogger<KafkaToElasticsearch>();
_kafkaService.AddConsumerEvent(new List<string>(){"mylog"});
//以事件方式获取message不工作，因为跨线程
// _kafkaService.GetMessageDele = (message) => {
// var id = message.Key;
// var offset = string.Format("{0}---{2}",message.Offset.IsSpecial,message.Offset.Value);
// var topic = message.Topic;
// var topicPartition = message.TopicPartition.Partition.ToString();
// var topicPartitionOffsetValue = message.TopicPartitionOffset.Offset.Value;
// // log.LogInformation("id:{0},offset:{1},topic:{2},topicpatiton:{3},topicPartitionOffsetValue:{4}"
// // ,id,offset,topic,topicPartition,topicPartitionOffsetValue);
// };
// _kafkaService.ErrorDele = (message) => {
// log.LogError(message.ToString());
// };
// _kafkaService.LogDele = (message) => {
// log.LogInformation(message.ToString());
// };
// log.LogInformation("事件添加完毕");
// var waitForStop =
// new TaskCompletionSource<object>(TaskCreationOptions.RunContinuationsAsynchronously);
// cancel.Register(()=>{
// log.LogInformation("task执行被取消回掉函数");
// waitForStop.SetResult(null);
// });
// waitForStop.Task.Wait();
// log.LogInformation("任务已经被取消。");
//下面以轮询方式。
if(!cancel.IsCancellationRequested)
{
while (true)
{
Message message = _kafkaService.Poll(2000);
if (message != null)
{
if(message.Error!=null&&message.Error.Code!=ErrorCode.NoError)
{
//log.LogError("consumer获取message出错,详细信息：{0}",message.Error);
System.Console.WriteLine("consumer获取message出错,详细信息：{0}",message.Error);
System.Threading.Thread.Sleep(200);
continue;
}
var id =message.Key==null?"":System.Text.Encoding.Default.GetString(message.Key);
var offset = string.Format("{0}---{1}", message.Offset.IsSpecial, message.Offset.Value);
var topic = message.Topic;
var topicPartition = message.TopicPartition.Partition.ToString();
var topicPartitionOffsetValue = message.TopicPartitionOffset.Offset.Value;
var val =System.Text.Encoding.Default.GetString( message.Value);
EntityMessages entityMess =
Newtonsoft.Json.JsonConvert.DeserializeObject<EntityMessages>(val);
await _elasticsearch.CreateIndexIfNoExists<LogElasticsearch>("mylog"+entityMess.OtherFlag);
// _elasticsearch.CreateMappingIfNoExists<LogElasticsearch>("mylog"+entityMess.OtherFlag
// ,"mylog"+entityMess.OtherFlag+"type",null);
//为elasticsearch添加document
var addDocumentResponse = await _elasticsearch.CreateDocument<LogElasticsearch>("mylog" + entityMess.OtherFlag
, new LogElasticsearch()
{
Id = entityMess.Id,
Time = entityMess.DateTime,
LogLevel = entityMess.LogLevel,
Exception = entityMess.Message
}
);
if (addDocumentResponse != null)
{
if (!addDocumentResponse.ApiCall.Success)
{
}
}
}
}
}
return ;
}
}
}
三 elasticsearch 服务开发
服务已经开发很多了，主要就是构建和配置的设计，还有就是对组件的封装，看程序结构：
配置：
{
"Logging": {
"LogLevel": {
"Default": "Information",
"System": "Information",
"Microsoft": "Information"
},
"KafkaLog":{
"Prix":"console", //目前这个属性，可以放程序类别，比如用户中心，商品等。
"LogStoreTopic":"mylog"
}
},
"KafkaService":{
"Properties":{
"bootstrap.servers":"192.168.249.106:9092",
"group.id":"group2"
}
},
"ConnectionStrings": {
"ConsoleDatabase":"Server=192.168.249.106;Database=quartz;Uid=quartz;Pwd=quartz"
},
"ElasticsearchService":{
"Host":["http://192.168.249.105:9200","http://localhost:9200"],
"TimeOut":"10000",
"User":"",
"Pass":""
}
}
服务类：这里有必要说下，elasticsearch是基于api的接口，最底层就是http请求，在接口上，实现了一个高级的接口和一个低级别的接口，当然低级别的接口需要熟悉elasticsearch的协议，
而高级别的api，使用强类型去使用，对开发很有帮助。下面是封装elasticsearch的服务类：
using System;
using System.Net.Http;
using Elasticsearch.Net;
using Microsoft.Extensions.Options;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.Extensions.Logging;
using Nest;
namespace Walt.Framework.Service.Elasticsearch
{
public class ElasticsearchService:IElasticsearchService
{
private ElasticsearchOptions _elasticsearchOptions=null;
private ElasticClient _elasticClient = null;
private ILoggerFactory _loggerFac;
public ElasticsearchService(IOptionsMonitor<ElasticsearchOptions> options
,ILoggerFactory loggerFac)
{
_elasticsearchOptions = options.CurrentValue;
options.OnChange((elasticsearchOpt,s)=>{
_elasticsearchOptions=elasticsearchOpt;
System.Diagnostics.Debug
.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(elasticsearchOpt)+"---"+s);
});
//连接客户端需，支持多个节点，防止单点故障
var lowlevelClient = new ElasticLowLevelClient();
var urlColl = new Uri[_elasticsearchOptions.Host.Length];
for (int i = 0; i < _elasticsearchOptions.Host.Length;i++)
{
urlColl[i] = new Uri(_elasticsearchOptions.Host[i]);
}
_loggerFac = loggerFac;
var connectionPool = new SniffingConnectionPool(urlColl);
var settings = new ConnectionSettings(connectionPool)
.RequestTimeout(TimeSpan.FromMinutes(_elasticsearchOptions.TimeOut))
.DefaultIndex("mylogjob");//设置默认的index
_elasticClient = new ElasticClient(settings);
}
//如果index存在，则返回，如果不存在，则创建，type的创建方式是为文档类型打标签ElasticsearchTypeAttribute
public async Task<bool> CreateIndexIfNoExists<T>(string indexName) where T : class
{
var log = _loggerFac.CreateLogger<ElasticsearchService>();
var exists = await _elasticClient.IndexExistsAsync(Indices.Index(indexName));
if (exists.Exists)
{
log.LogWarning("index:{0}已经存在", indexName.ToString());
return await Task.FromResult(true);
}
var response = await _elasticClient.CreateIndexAsync(indexName
,c=>c.Mappings(mm=>mm.Map<T>(m=>m.AutoMap())));//将类型的属性自动映射到index的type上，也可以打标签控制那个可以映射，那些不可以
log.LogInformation(response.DebugInformation);
if (response.Acknowledged)
{
log.LogInformation("index:{0},创建成功", indexName.ToString());
return await Task.FromResult(false);
}
else
{
log.LogError(response.ServerError.ToString());
log.LogError(response.OriginalException.ToString());
return await Task.FromResult(false);
}
}
//创建document
public async Task<ICreateResponse> CreateDocument<T>(string indexName,T t) where T:class
{
var log=_loggerFac.CreateLogger<ElasticsearchService>();
if(t==null)
{
log.LogError("bulk 参数不能为空。");
return null;
}
IndexRequest<T> request = new IndexRequest<T>(indexName, TypeName.From<T>()) { Document = t };
var createResponse = await _elasticClient.CreateDocumentAsync<T>(t);
log.LogInformation(createResponse.DebugInformation);
if (createResponse.ApiCall.Success)
{
log.LogInformation("index:{0},type:{1},创建成功", createResponse.Index, createResponse.Type);
return createResponse;
}
else
{
log.LogError(createResponse.ServerError.ToString());
log.LogError(createResponse.OriginalException.ToString());
return null;
}
}
}
}
poco类型，这个类会和index的typ相关联的：
using System;
using Nest;
namespace Walt.Framework.Console
{
[ElasticsearchTypeAttribute(Name="LogElasticsearchDefaultType")] //可以使用类型生成和查找type
public class LogElasticsearch
{
public string Id { get; set; }
public DateTime Time { get; set; }
public string LogLevel{ get; set; }
public string Exception{ get; set; }
public string Mess{ get; set; }
}
}
然后就是执行我们console后台程序，就可以在kibana看到日志被同步的情况：
所有程序都提交到github，如果调试代码，再看这篇文章，或许理解能更快。