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使用 awk 命令行快速分析 IBM HTTP Server 访问日志

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简介

IBM HTTP Server 是基于 Apache Web Server 之上开发的一个多功能 Web 服务器。IBM HTTP Server 扩展了 Apache 的功能,引入了一些 Apache 没有的功能。比如,能够使用 IBM 快速响应高速缓存加速器,以及更方便的与 IBM WebSphere 其他产品进行集成。为了了解 IBM HTTP Server 的运行状况,需要对 IBM HTTP Server 的日志进行快速有效的分析。虽然现在有很多商业、或开源软件提供图形化用户界面的方式,辅助分析服务器的访问日志,但是他们大多需要事先在服务器端安装和配置。使用 awk 命令,在很多特殊情形下,可以更快速从日志中捕获所需要的信息。本文从 IBM HTTP Sever 访问日志格式说起,进而简单介绍了 AWK 的语言基础,最后列举了一些典型的使用场景。

IBM HTTP Server 访问日志的格式

定义日志的格式

我们可以在 IBM HTTP Server 的配置文件中,使用预定义的经典格式,或者自定义访问日志的格式。下文中如无特别说明,将假设日志使用名称为 combined的经典格式。

 LogFormat "%h %l %u %t \"%r\" %>s %b \"%{Referer}i\" \"%{User-Agent}i\"" combined

以下是每个域的简单介绍:

%h = 发起请求的客户端 IP 地址。这里记录的 IP 地址并不一定是真实用户客户机的 IP 地址,它可能是私网客户端的公网映射地址或代理服务器地址。

  • %l = 客户机的 RFC 1413 标识 ( 参考 ) ,只有实现了 RFC 1413 规范的客户端,才能提供此信息。
  • %u = 访问用户的 ID
  • %t = 收到请求的时间
  • %r = 来自客户端的请求行
  • %>s = 服务器返回客户端的状态码
  • %b = 返回给客户端的字节大小,但不包括响应头的大小
  • %{Referer}i = 引用页
  • %{User-Agent}i = 浏览器的类型

以下三行为样例日志:

 202.189.63.115 - - [31/Aug/2008:15:42:31 +0800] "GET / HTTP/1.1" 200 1365 "-" 
 "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:15.0) Gecko/20100101 Firefox/15.0.1"

设置滚动日志

由于 Web 服务器每天的访问量可能巨大,我们需要把访问日志分别写到不同的日志文件中,这样可以避免单个文件太大,无法使用编辑器打开的情况。比如,我们可以在配置文件中定义每 5 M 生成一个日志文件。

Linux 服务器:

 TransferLog "|/opt/IBM/HTTPServer/bin/rotatelogs /opt/IBM/HTTPServer/logs/access_log 5M"

Windows 服务器:

 CustomLog "|C:/IBM/HTTPServer/bin/rotatelogs.exe 
 C:/IBM/HTTPServer/logs/access%Y_%m_%d_%H_%M_%S.log 5M" combined

AWK 简介

AWK 是一种“样式扫描和处理语言”。它允许您创建简短的程序,这些程序读取输入文件、为数据排序、处理数据、对输入执行计算以及生成报表。它的名称取自于它的创始人 Alfred Aho、 Peter Weinberger 和 Brian Kernighan 姓氏的首个字母。

本文论述的 awk 命令主要指 Linux 操作系统中广泛包含的内置程序 /bin/gawk,它是 Unix awk 程序的 GNU 版本。此命令主要负责读入并运行 AWK 语言编写的程序。在 Windows 平台上可以使用 Cygwin 在模拟环境下运行 awk 命令。

基本上来说,awk 可以从输入( 标准输入,或一个或多个文件 )中是否存在指定模式的记录( 即文本行 )。每次发现匹配时,就执行相关联的动作( 例如写入到标准输出或外部文件 )。

AWK 语言基础

为了能理解 AWK 程序,我们下面概述其基本知识。AWK 程序可以由一行或多行文本构成,其中核心部分是包含一个模式和动作的组合。

 pattern { action }

模式( pattern ) 用于匹配输入中的每行文本。对于匹配上的每行文本,awk 都执行对应的 动作( action )。模式和动作之间使用花括号隔开。awk 顺序扫描每一行文本,并使用 记录分隔符(一般是换行符)将读到的每一行作为 记录,使用 域分隔符( 一般是空格符或制表符 ) 将一行文本分割为多个 , 每个域分别可以使用 $1, $2, … $n 表示。$1 表示第一个域,$2 表示第二个域,$n 表示第 n 个域。 $0 表示整个记录。模式或动作都可以不指定,缺省模式的情况下,将匹配所有行。缺省动作的情况下,将执行动作 {print},即打印整个记录。

使用 awk 分解出日志中的信息

由于我们在 IBM HTTP Server 配置文件中指定了访问日志的固定格式,因此,我们可以轻易地使用 awk 解析,抽取我们需要的数据。

以下面的示例日志为例:

 202.189.63.115 - - [31/Aug/2012:15:42:31 +0800] "GET / HTTP/1.1" 200 1365 "-" 
 "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:15.0) Gecko/20100101 Firefox/15.0.1"
  • $0 就是整个记录行
  • $1 就是访问 IP ” 202.189.63.115”
  • $4 就是请求时间的前半部分 “[31/Aug/2012:15:42:31”
  • $5 就是请求时间的后半部分 “+0800]”

以此类推……

当我们使用默认的域分割符时,我们可以从日志中解析出下面不同类型的信息:

 awk '{print $1}' access.log       # IP 地址  (%h) 
 awk '{print $2}' access.log       # RFC 1413 标识  (%l) 
 awk '{print $3}' access.log       # 用户 ID  (%u) 
 awk '{print $4,$5}' access.log     # 日期和时间  (%t) 
 awk '{print $7}' access _log      #  URI (%>s) 
 awk '{print $9}' access _log      # 状态码 (%>s) 
 awk '{print $10}' access _log     # 响应大小  (%b)

我们不难发现,仅使用默认的域分隔符,不方便解析出请求行、引用页和浏览器类型等其他信息,因为这些信息之中包含不确定个数的空格。因此,我们需要把域分隔符修改为 “ ,就能够轻松读出这些信息。

 awk -F\" '{print $2}' access.log        # 请求行 (%r) 
 awk -F\" '{print $4}' access.log        # 引用页 
 awk -F\" '{print $6}' access.log        # 浏览器

注意:这里为了避免 Unix/Linux Shell 误解 “ 为字符串开始,我们使用了反斜杠,转义了 “ 。

现在,我们已经掌握了 awk 的基本知识,以及它是怎样解析日志的。 下面我们做好准备开始到真实的世界里开始“冒险”了。

使用 awk 场景举例

统计浏览器类型

如果我们想知道那些类型的浏览器访问过网站,并按出现的次数倒序排列,我可以使用下面的命令:

 awk -F\" '{print $6}' access.log | sort | uniq -c | sort -fr

此命令行首先解析出浏览器域,然后使用管道将输出作为第一个 sort 命令的输入。第一个 sort 命令主要是为了方便 uniq 命令统计出不同浏览器出现的次数。最后一个 sort 命令将把之前的统计结果倒序排列并输出。

发现系统存在的问题

我们可以使用下面的命令行,统计服务器返回的状态码,发现系统可能存在的问题。

 awk '{print $9}' access.log | sort | uniq -c | sort

正常情况下,状态码 200 或 30x 应该是出现次数最多的。40x 一般表示客户端访问问题。50x 一般表示服务器端问题。

下面是一些常见的状态码:

  • 200 - 请求已成功,请求所希望的响应头或数据体将随此响应返回。
  • 206 - 服务器已经成功处理了部分 GET 请求
  • 301 - 被请求的资源已永久移动到新位置
  • 302 - 请求的资源现在临时从不同的 URI 响应请求
  • 400 - 错误的请求。当前请求无法被服务器理解
  • 401 - 请求未授权,当前请求需要用户验证。
  • 403 - 禁止访问。服务器已经理解请求,但是拒绝执行它。
  • 404 - 文件不存在,资源在服务器上未被发现。
  • 500 - 服务器遇到了一个未曾预料的状况,导致了它无法完成对请求的处理。
  • 503 - 由于临时的服务器维护或者过载,服务器当前无法处理请求。

HTTP 协议状态码定义可以参阅:Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.1

有关状态码的 awk 命令示例:

1. 查找并显示所有状态码为 404 的请求

 awk '($9 ~ /404/)' access.log

2. 统计所有状态码为 404 的请求

 awk '($9 ~ /404/)' access.log | awk '{print $9,$7}' | sort

现在我们假设某个请求 ( 例如 : URI: /path/to/notfound ) 产生了大量的 404 错误,我们可以通过下面的命令找到这个请求是来自于哪一个引用页,和来自于什么浏览器。

 awk -F\" '($2 ~ "^GET /path/to/notfound "){print $4,$6}' access.log

追查谁在盗链网站图片

系统管理员有时候会发现其他网站出于某种原因,在他们的网站上使用保存在自己网站上的图片。如果您想知道究竟是谁未经授权使用自己网站上的图片,我们可以使用下面的命令:

 awk -F\" '($2 ~ /\.(jpg|gif|png)/ && $4 !~ /^http:\/\/www\.example\.com/)\ 
 {print $4}' access.log \ | sort | uniq -c | sort

注意:使用前,将 www.example.com 修改为自己网站的域名。

  • 使用 ” 分解每一行;
  • 请求行中必须包括 “.jpg” 、”.gif” 或 ”.png”;
  • 引用页不是以您的网站域名字符串开始( 在此例中,即 www.example.com );
  • 显示出所有引用页,并统计出现的次数。

与访问 IP 地址相关的命令

统计共有多少个不同的 IP 访问:

 awk '{print $1}' access.log |sort|uniq|wc – l

统计每一个 IP 访问了多少个页面:

 awk '{++S[$1]} END {for (a in S) print a,S[a]}' log_file

将每个 IP 访问的页面数进行从小到大排序:

 awk '{++S[$1]} END {for (a in S) print S[a],a}' log_file | sort -n

查看某一个 IP(例如 202.106.19.100 )访问了哪些页面:

 grep ^202.106.19.100 access.log | awk '{print $1,$7}'

统计 2012 年 8 月 31 日 14 时内有多少 IP 访问 :

awk '{print $4,$1}' access.log | grep 31/Aug/2012:14 | awk '{print $2}'| sort | uniq | \
wc -l

统计访问最多的前十个 IP 地址

 awk '{print $1}' access.log |sort|uniq -c|sort -nr |head -10

与响应页面大小的命令

列出传输大小最大的几个文件

 cat access.log |awk '{print $10 " " $1 " " $4 " " $7}'|sort -nr|head -100

列出输出大于 204800 byte ( 200kb) 的页面以及对应页面发生次数

 cat access.log |awk '($10 > 200000){print $7}'|sort -n|uniq -c|sort -nr|head -100

与页面响应时间相关的命令

如果日志最后一列记录的是页面文件传输时间 (%T),例如我们可以自定义日志格式为:

 LogFormat "%h %l %u %t \"%r\" %>s %b \"%{Referer}i\" \"%{User-Agent}i\" %T" combined

可以使用下面的命令统计出所有响应时间超过 3 秒的日志记录。

 awk '($NF > 3){print $0}' access.log

注意:NF 是当前记录中域的个数。$NF 即最后一个域。

列出相应时间超过 5 秒的请求

 awk '($NF > 5){print $0}' access.log | awk -F\" '{print $2}' |sort -n| 
 uniq -c|sort -nr|head -20

结束语

通过本文的介绍,我相信读者一定会发现 awk 强大之处。在命令行中,它还能够接受,和执行外部的 AWK 程序文件,可以对文本信息进行非常复杂的处理,可以说“只有想不到的,没有它做不到的”。


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