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elasticsearch8集群搭建安全功能配置详述(代码片段)

MCNU云原生  MCNU云原生  2023-04-06  651

关键词：

Elastic Stack产品栈包含Beats、APM、Elasticsearch、Elasticsearch Hadoop、Kibana、Logstash,这些产品常被作为一个整体搭配使用，其部署需要使用同样的版本，这样子能够有效简化部署操作。

本文主要记录Elasticsearch 8.4.3的安装过程，一方面是记录如何搭建一个Elasticsearch 8 集群，另外一方面是通过安装过程，了解在这个过程中Elasticsearch在背后做了一些什么，有助于我们理解Elasticsearch的启动和集群搭建流程。

1、Elasticsearch安装方式

Elasticsearch的安装支持以下几种方案：

在Linux、MacOS、Windows部署
在Docker中部署
在Elastic Cloud Kubernetes集群上部署

2、Elasticsearch安装包

包类型	适用范围
tar.gz	Linux、MacOS
.zip	Windows
deb	Debian、Ubuntu以及其他基于Debian体系的Linux系统
rpm	Red Hat、Centos、SLES、OpenSuSE和其他基于RPM体系的Linux系统
docker	容器

3、在Linux/MacOS上搭建Elasticsearch集群

3.1、下载安装

$ wget https://artifacts.elastic.co/downloads/elasticsearch/elasticsearch-8.4.3-linux-x86_64.tar.gz
$ wget https://artifacts.elastic.co/downloads/elasticsearch/elasticsearch-8.4.3-linux-x86_64.tar.gz.sha512
$ shasum -a 512 -c elasticsearch-8.4.3-linux-x86_64.tar.gz.sha512
elasticsearch-8.4.3-linux-x86_64.tar.gz: OK

下载并进行checksum验证，看到"OK"则可以证明验证完成。

如果是MacOS系统，则下载专属于MacOS系统的安装包，其他的类似，不再赘述。

$ curl -O https://artifacts.elastic.co/downloads/elasticsearch/elasticsearch-8.4.3-darwin-x86_64.tar.gz
$ curl https://artifacts.elastic.co/downloads/elasticsearch/elasticsearch-8.4.3-darwin-x86_64.tar.gz.sha512 | shasum -a 512 -c -

若提示没有shasum命令，则需要安装对应的包

$ yum install perl-Digest-SHA

解压并入解压之后的目录，这个目录将作为$ES_HOME，如果不设置ES_HOME，在默认从执行命令的bin目录的上一层作为ES_HOME。

$ tar -xzf elasticsearch-8.4.3-linux-x86_64.tar.gz
$ cd elasticsearch-8.4.3/
$ pwd
home/elastic/elasticsearch-8.4.3

将以下内容添加到~/.bashrc

ES_HOME=home/elastic/elasticsearch-8.4.3

执行以下命令进行验证

$ echo $ES_HOME
/home/elastic/elasticsearch-8.4.3

3.2、设置自动创建系统索引（非必须）

一些商业功能会自动在 Elasticsearch 中创建索引。默认情况下，Elasticsearch 配置为允许自动创建索引，不需要额外的步骤。但是，如果在 Elasticsearch 中禁用了自动创建索引，则必须在 elasticsearch.yml 中配置 action.auto_create_index 以允许商业功能创建以下索引：

action.auto_create_index: .monitoring*,.watches,.triggered_watches,.watcher-history*,.ml*

Logstash和Beats等组件都会自动创建索引，这些索引会有特别的名称，需要根据实际使用到的组件进行设置，如果不确定具体名称，为了方便可以将值设置为*,表示允许自动创建所有索引。

3.3、运行Elasticsearch

因为Elasticsearch运行过程中会占用大量的系统资源，所以对于系统配置有一些要求，按照以下方案对系统进行相关配置。

1、修改文件描述符和最大线程数限制

切换到root用户，修改/etc/security/limits.conf配置文件，添加以下内容并保存。

* soft nofile 65536
* hard nofile 131072
* soft nproc 4096
* hard nproc 4096

2、修改max_map_count参数

打开/etc/sysctl.conf配置文件，添加如下内容并保存,执行sysctl -p命令生效。

vm.max_map_count=262144

执行以下命令启动Elasticsearch

$ ./bin/elasticsearch
warning: ignoring JAVA_HOME=/opt/jdk-17.0.5; using bundled JDK
[2022-12-14T14:30:09,021][INFO ][o.e.n.Node               ] [node1] version[8.4.3], pid[2073], build[tar/42f05b9372a9a4a470db3b52817899b99a76ee73/2022-10-04T07:17:24.662462378Z], OS[Linux/3.10.0-1160.76.1.el7.x86_64/amd64], JVM[Oracle Corporation/OpenJDK 64-Bit Server VM/18.0.2.1/18.0.2.1+1-1]
[2022-12-14T14:30:09,038][INFO ][o.e.n.Node               ] [node1] JVM home [/home/elastic/elasticsearch-8.4.3/jdk], using bundled JDK [true]
......

[2022-12-14T14:30:42,065][INFO ][o.e.c.m.MetadataCreateIndexService] [node1] [.geoip_databases] creating index, cause [auto(bulk api)], templates [], shards [1]/[0]
[2022-12-14T14:30:42,463][INFO ][o.e.c.r.a.AllocationService] [node1] current.health="GREEN" message="Cluster health status changed from [YELLOW] to [GREEN] (reason: [shards started [[.geoip_databases][0]]])." previous.health="YELLOW" reason="shards started [[.geoip_databases][0]]"
[2022-12-14T14:30:43,929][INFO ][o.e.i.g.GeoIpDownloader  ] [node1] successfully downloaded geoip database [GeoLite2-ASN.mmdb]
[2022-12-14T14:30:44,355][INFO ][o.e.i.g.DatabaseNodeService] [node1] successfully loaded geoip database file [GeoLite2-ASN.mmdb]
[2022-12-14T14:30:45,144][INFO ][o.e.x.s.InitialNodeSecurityAutoConfiguration] [node1] HTTPS has been configured with automatically generated certificates, and the CA's hex-encoded SHA-256 fingerprint is [8a717506cb9c1f7c8190a6c3a2026cead47790aca632e35e988a65fdda78366d]
[2022-12-14T14:30:45,152][INFO ][o.e.x.s.s.SecurityIndexManager] [node1] security index does not exist, creating [.security-7] with alias [.security]
[2022-12-14T14:30:45,196][INFO ][o.e.x.s.e.InternalEnrollmentTokenGenerator] [node1] Will not generate node enrollment token because node is only bound on localhost for transport and cannot connect to nodes from other hosts
[2022-12-14T14:30:45,325][INFO ][o.e.c.m.MetadataCreateIndexService] [node1] [.security-7] creating index, cause [api], templates [], shards [1]/[0]
[2022-12-14T14:30:45,386][INFO ][o.e.x.s.s.SecurityIndexManager] [node1] security index does not exist, creating [.security-7] with alias [.security]
[2022-12-14T14:30:45,521][INFO ][o.e.c.r.a.AllocationService] [node1] current.health="GREEN" message="Cluster health status changed from [YELLOW] to [GREEN] (reason: [shards started [[.security-7][0]]])." previous.health="YELLOW" reason="shards started [[.security-7][0]]"

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
✅ Elasticsearch security features have been automatically configured!
✅ Authentication is enabled and cluster connections are encrypted.

ℹ️  Password for the elastic user (reset with `bin/elasticsearch-reset-password -u elastic`):
  LYePogNEis=ogbMaUzmJ

ℹ️  HTTP CA certificate SHA-256 fingerprint:
  8a717506cb9c1f7c8190a6c3a2026cead47790aca632e35e988a65fdda78366d

ℹ️  Configure Kibana to use this cluster:
• Run Kibana and click the configuration link in the terminal when Kibana starts.
• Copy the following enrollment token and paste it into Kibana in your browser (valid for the next 30 minutes):
  eyJ2ZXIiOiI4LjQuMyIsImFkciI6WyIxOTIuMTY4LjU2LjExOjkyMDAiXSwiZmdyIjoiOGE3MTc1MDZjYjljMWY3YzgxOTBhNmMzYTIwMjZjZWFkNDc3OTBhY2E2MzJlMzVlOTg4YTY1ZmRkYTc4MzY2ZCIsImtleSI6Im9aNVVENFVCbFJ4a2VsQU9EbXZxOlpvYXBVWjBUVERTdjk5aDNRV25oNUEifQ==

ℹ️  Configure other nodes to join this cluster:
• On this node:
  ⁃ Create an enrollment token with `bin/elasticsearch-create-enrollment-token -s node`.
  ⁃ Uncomment the transport.host setting at the end of config/elasticsearch.yml.
  ⁃ Restart Elasticsearch.
• On other nodes:
  ⁃ Start Elasticsearch with `bin/elasticsearch --enrollment-token <token>`, using the enrollment token that you generated.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

[2022-12-14T14:30:57,162][INFO ][o.e.i.g.GeoIpDownloader  ] [node1] successfully downloaded geoip database [GeoLite2-City.mmdb]
[2022-12-14T14:30:58,768][INFO ][o.e.i.g.GeoIpDownloader  ] [node1] successfully downloaded geoip database [GeoLite2-Country.mmdb]
[2022-12-14T14:30:58,815][INFO ][o.e.i.g.DatabaseNodeService] [node1] successfully loaded geoip database file [GeoLite2-City.mmdb]
[2022-12-14T14:30:58,898][INFO ][o.e.i.g.DatabaseNodeService] [node1] successfully loaded geoip database file [GeoLite2-Country.mmdb]

当启动成功，可以看到类似以上的日志输出。首次启动Elasticsearch，默认会启用安全配置功能：

启用身份认证和授权，内置超级用户elastic,并生成默认密码
为传输层和HTTP层启用TLS，并自动生成用于配置TLS的密钥和证书
为Kibana生成一个注册token，有效期为30分钟

以上这些关键信息都会在启动输出日志中打印出来，默认情况下，Elasticsearch 将其日志打印到控制台 ( stdout) 和日志目录<cluster name>.log中的文件。Elasticsearch 在启动时会记录一些信息，但在完成初始化后，它将继续在前台运行并且不会进一步记录任何信息。

如上日志所示：

"Password for the elastic user"段打印的是超级用户elastic的密码。
"HTTP CA certificate SHA-256 fingerprint"段打印的是CA证书的指纹。
"Configure Kibana to use this cluster"段打印的是用于kibana连接Elasticsearch的token。
"Configure other nodes to join this cluster"段打印的是用于其他的Elasticsearch节点加入Elasticsearch时所用的token，如果待加入的节点只开放了localhost，则不会打印这个token。

3.4、验证Elasticsearch运行状态

当 Elasticsearch 运行时，默认开放了9200作为HTTP交互的端口，可以通过这个端口与它交互。使用以下命令可以验证Elasticsearch运行状态

curl --cacert $ES_HOME/config/certs/http_ca.crt -u elastic https://localhost:9200

结果如下所示：

[elastic@node1 ~]$ curl --cacert ~/elasticsearch-8.4.3/config/certs/http_ca.crt -u elastic https://localhost:9200
Enter host password for user 'elastic':

  "name" : "node1",
  "cluster_name" : "elasticsearch",
  "cluster_uuid" : "-oF_yhG7TtamNIARhI4-Tg",
  "version" : 
    "number" : "8.4.3",
    "build_flavor" : "default",
    "build_type" : "tar",
    "build_hash" : "42f05b9372a9a4a470db3b52817899b99a76ee73",
    "build_date" : "2022-10-04T07:17:24.662462378Z",
    "build_snapshot" : false,
    "lucene_version" : "9.3.0",
    "minimum_wire_compatibility_version" : "7.17.0",
    "minimum_index_compatibility_version" : "7.0.0"
  ,
  "tagline" : "You Know, for Search"

可以看到Elasticsearch已经正常启动了起来。注意，因为启用了security，所以一定要使用HTTPS进行访问，其中参数–cacert指定了证书。

如果要停止Elasticsearch，只需要Ctrl-C即可。

3.5、将新节点加入一个已存在集群

Elasticsearch启动以后，安全配置将会自动将HTTP层绑定到0.0.0.0，也就是说对于本机的所有地址都是开放的，不管是内网地址还是外网地址，但是transport却默认只绑定了localhost，这是为了确保用户第一次启动的时候是一个单节点的集群。

要加入一个新节点（node2），需要修改transport.host，绑定到一个指定的地址或者0.0.0.0，重启节点（待加入的集群中的节点，用node1指代）在这个过程中可能token（注册令牌）会失效，因此在Elasticsearch启动过程中不会自动生成用于新节点加入的token。

接着跟着以下的步骤：

在node1上Elasticsearch的目录下生成token

bin/elasticsearch-create-enrollment-token -s node

在新节点node2使用步骤一生成出来的token启动新节点
```
bin/elasticsearch --enrollment-token <enrollment-token>
```
新节点在config/certs目录下生成证书，自动加入集群
多个新节点加入，只需要重复进行步骤一~步骤三即可。

我们尝试往前单节点的集群中加入一个新的节点，首先使用elasticsearch-create-enrollment-token工具生成token

[elastic@node1 elasticsearch-8.4.3]$ bin/elasticsearch-create-enrollment-token -s node
warning: ignoring JAVA_HOME=/opt/jdk-17.0.5; using bundled JDK
eyJ2ZXIiOiI4LjQuMyIsImFkciI6WyIxOTIuMTY4LjU2LjExOjkyMDAiXSwiZmdyIjoiOGE3MTc1MDZjYjljMWY3YzgxOTBhNmMzYTIwMjZjZWFkNDc3OTBhY2E2MzJlMzVlOTg4YTY1ZmRkYTc4MzY2ZCIsImtleSI6IjJQdVRESVlCWU1kQnBSaTdnODVQOlRfa1RDR3BlVDJPdTZvMzBzanBPRVEifQ==

使用生成的token启动新节点：

[elastic@node2 elasticsearch-8.4.3]$ bin/elasticsearch --enrollment-token eyJ2ZXIiOiI4LjQuMyIsImFkciI6WyIxOTIuMTY4LjU2LjExOjkyMDAiXSwiZmdyIjoiOGE3MTc1MDZjYjljMWY3YzgxOTBhNmMzYTIwMjZjZWFkNDc3OTBhY2E2MzJlMzVlOTg4YTY1ZmRkYTc4MzY2ZCIsImtleSI6IjJQdVRESVlCWU1kQnBSaTdnODVQOlRfa1RDR3BlVDJPdTZvMzBzanBPRVEifQ==

发现不断提示以下日志，从日志中可以看到访问的IP是127.0.0.1，这是因为node1默认只开放了localhost。

[2023-02-01T18:46:59,135][WARN ][o.e.c.c.ClusterFormationFailureHelper] [node2] master not discovered yet, this node has not previously joined a bootstrapped cluster, and [cluster.initial_master_nodes] is empty on this node: have discovered [node2kuM1xg2lR4myQH6N-AsxGA2cS3Wrm1RDKLxMyFgo_NYQnode2127.0.0.1127.0.0.1:9300cdfhilmrstw]; discovery will continue using [] from hosts providers and [node2kuM1xg2lR4myQH6N-AsxGA2cS3Wrm1RDKLxMyFgo_NYQnode2127.0.0.1127.0.0.1:9300cdfhilmrstw] from last-known cluster state; node term 0, last-accepted version 0 in term 0

为了方便，这里修改node1 elasticsearch的配置，增加transport.host:0.0.0.0和network.host：0.0.0.0，修改相关配置以后重新启动。

重新将node2重新加入集群的时候发现仍然提示了其他错误，导致启动失败：

ERROR: Skipping security auto configuration because it appears that the node is not starting up for the first time. The node might already be part of a cluster and this auto setup utility is designed to configure Security for new clusters only.

究其原因是因为在上一次加入集群的时候elasticsearch未能加入某个节点，导致自己成为一个独立的新集群，所以无法再加入其他集群，我们从头开始，重新解压缩一个elasticsearch安装包，再重新使用上述方法加入集群，又提示如下错误：

ERROR: Aborting enrolling to cluster. Could not communicate with the node on any                                                                      of the addresses from the enrollment token. All of [192.168.56.11:9200] were at                                                                     tempted.

这是因为node1从开放localhost到开放了0.0.0.0，故需要在在node1上重新生成token，使用新token加入集群

[elastic@node2 elasticsearch-8.4.3]$ bin/elasticsearch --enrollment-token eyJ2ZXIiOiI4LjQuMyIsImFkciI6WyIxOTIuMTY4LjU2LjExOjkyMDAiXSwiZmdyIjoiOGE3MTc1MDZjYjljMWY3YzgxOTBhNmMzYTIwMjZjZWFkNDc3OTBhY2E2MzJlMzVlOTg4YTY1ZmRkYTc4MzY2ZCIsImtleSI6IlBHUGNESVlCdkt6dldhTUF2SVF0Ok9kRzgzQS1YUVUtOGkwdVRrSnZpZWcifQ==
[2023-02-01T20:04:29,861][INFO ][o.e.n.Node               ] [node2] version[8.4.3], pid[1675], build[tar/42f05b9372a9a4a470db3b52817899b99a76ee73/2022-10-
[2023-02-01T20:04:58,053][INFO ][o.e.c.s.ClusterApplierService] [node2] master node changed previous [], current [node1Ugh2e7ubSb2fw9Wj8U918Al_xB6z5QQee23U2jX8Ctiwnode1192.168.56.11192.168.56.11:9300cdfhilmrstw], added node1Ugh2e7ubSb2fw9Wj8U918Al_xB6z5QQee23U2jX8Ctiwnode1192.168.56.11192.168.56.11:9300cdfhilmrstw, term: 7, version: 93, reason: ApplyCommitRequestterm=7, version=93, sourceNode=node1Ugh2e7ubSb2fw9Wj8U918Al_xB6z5QQee23U2jX8Ctiwnode1192.168.56.11192.168.56.11:9300cdfhilmrstwml.machine_memory=1907675136, ml.max_jvm_size=956301312, xpack.installed=true, ml.allocated_processors=1
......
......
[2023-02-01T20:04:58,299][INFO ][o.e.n.Node               ] [node2] started node2TplD7Q2DT_K1tZaxhL6PjAxgNgZioKTFWFu8jBKOmZJQnode2192.168.56.12192.168.56.12:9300cdfhilmrstwxpack.installed=true, ml.allocated_processors=1, ml.max_jvm_size=956301312, ml.machine_memory=1907675136

此时可以看到，node2启动成功，成功加入集群，在打印的日志中可以看到node1和node2节点的信息。

通过_cat API可以查看集群的节点数量：

curl --cacert $ES_HOME/config/certs/http_ca.crt -u elastic https://192.168.56.11:9200/_cat/nodes?v

ip            heap.percent ram.percent cpu load_1m load_5m load_15m node.role   master name
192.168.56.11           32          91   0    0.01    0.07     0.12 cdfhilmrstw *      node1
192.168.56.12           40          96   0    0.00    0.08     0.10 cdfhilmrstw -      node2

可以看到新节点已经正常加入集群中，总共有2个节点。

如果希望elasticsearch以守护进程的形式存在，可以使用以下命令启动

./bin/elasticsearch -d -p pid

pid为一个具体的文件，用于存放elasticsearch启动后的pid值。

停止Elasticsearch进程，可以采用以下命令：

pkill -F pid

4、Elasticsearch配置

elasticsearch的配置支持两种形式，一是使用elasticsearch.yml，二是使用命令行，所有能够在elasticsearch.yml中配置的项也都可以使用命令行进行配置。

./bin/elasticsearch -d -Ecluster.name=my_cluster -Enode.name=node_1

官方建议是针对集群的配置使用elasticsearch.yml配置文件，例如cluster.name;针对特定节点的配置使用命令行，例如node.name。但是为了方便后期的运维，个人经验是能放配置文件的尽量放配置文件。

5、关于CA证书

由于启用了TLS，所有的客户端连接Elasticsearch都必须信任HTTPS证书，Fleet Server 和 Fleet-managed Elastic Agent 自动配置为信任 CA 证书，而其他客户端可以通过使用 CA 证书的指纹或 CA 证书本身来建立信任。

证书存放在目录$ES_HOME/config/certs中，目录中可以看到有证书http_ca.crt。

如果客户端支持CA指纹的话，可以从Elasticsearch启动打印的日志中获取CA指纹。如果错过了日志中打印出来的CA指纹的话，也可以使用以下命令从证书中重新生成：

openssl x509 -fingerprint -sha256 -in config/certs/http_ca.crt

结果如下：

SHA256 Fingerprint=8A:71:75:06:CB:9C:1F:7C:81:90:A6:C3:A2:02:6C:EA:D4:77:90:AC:A6:32:E3:5E:98:8A:65:FD:DA:78:36:6D

以下是日志中打印出的CA指纹，对比之下可以发现是一致的。

ℹ️  HTTP CA certificate SHA-256 fingerprint:
  8a717506cb9c1f7c8190a6c3a2026cead47790aca632e35e988a65fdda78366d

注意，使用这种方式生成的CA指纹，issuer必须是Elasticsearch security auto-configuration HTTP CA。

issuer= /CN=Elasticsearch security auto-configuration HTTP CA

以上基本就完成了Elasticsearch集群的搭建。当然，Elasticsearch的功能非常强大，还有很多复杂的功能和配置，待后面其他文章再详细分析。

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