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目录
- 一、ELK介绍
- 二、ELK安装部署
- 三、ELK跟不同技术结合,实现“千人千面”
- 四、ELK + 协同过滤,用Java实现“千人千面”
- 五、ELK + 协同过滤,用Python实现“千人千面”
一、ELK介绍
ELK,全称 Elasticsearch、Logstash、Kibana,是一种流行的开源日志管理和分析平台。ELK Stack 的三个主要组件分别为 Elasticsearch(分布式搜索和分析引擎)、Logstash(数据收集和处理工具)以及 Kibana(数据可视化工具)。
1、发展历史
ELK 的历史可以追溯到 2012 年,当时 Elasticsearch 项目创始人 Shay Banon 发布了 Elasticsearch 的首个版本。随着项目的发展,Logstash 和 Kibana 相继诞生,并与 Elasticsearch 共同构成了 ELK Stack。
2、组件详细介绍
- Elasticsearch
Elasticsearch 是一个高度可扩展的开源全文搜索和分析引擎,它基于 Apache Lucene 项目开发。Elasticsearch 提供了分布式、多台机器上的搜索和分析功能,能够快速存储、检索和分析大量数据。在 ELK Stack 中,Elasticsearch 负责存储和查询日志数据。 - Logstash
Logstash 是一个数据收集和处理的强大工具,它可以从各种数据源(如日志文件、数据库和消息队列)收集数据,并对数据进行过滤、分析和格式化。Logstash 基于事件驱动架构,能够高并发地处理大量数据。在 ELK Stack 中,Logstash 负责从各种数据源收集日志数据,并将其发送到 Elasticsearch 进行存储和分析。 - Kibana
Kibana 是一个用户友好的日志分析和可视化工具,它可以帮助用户通过图表、表格和仪表盘等直观的方式查看和分析日志数据。Kibana 基于 Web 界面,支持多种数据分析功能,如聚合、过滤和可视化。在 ELK Stack 中,Kibana 负责展示和分析 Elasticsearch 存储的日志数据。
3、案例 - 日志收集和分析
某公司有多个服务器,需要对各服务器的日志进行统一收集和分析。使用 ELK Stack,可以在各个服务器上安装 Filebeat,将日志收集到 Logstash,然后通过 Logstash 发送到 Elasticsearch 进行存储和分析。最后,通过 Kibana 进行可视化展示。 - 实时数据监控
某公司在生产环境中需要实时监控各项关键指标,以确保系统的稳定运行。使用 ELK Stack,可以实时收集和分析各项指标数据,并通过 Kibana 进行可视化展示,以便实时了解系统运行状况。 - 安全事件分析
某公司需要对安全事件进行实时监控和分析,以便及时发现并应对潜在的安全威胁。使用 ELK Stack,可以收集和分析安全事件数据,并通过 Kibana 进行可视化展示,以便快速识别异常并采取措施。
4、总结
ELK Stack 是一种强大的日志管理和分析工具,它可以帮助用户高效地收集、存储、分析和可视化大量日志数据。ELK Stack 的三个主要组件分别为 Elasticsearch(分布式搜索和分析引擎)、Logstash(数据收集和处理工具)以及 Kibana(数据可视化工具)。ELK Stack 在多个领域都有广泛的应用,如日志收集和分析、实时数据监控以及安全事件分析等。通过使用 ELK Stack,用户可以更加方便地管理和分析日志数据,从而提高运维效率。
二、ELK安装部署
ELK 是指 Elasticsearch、Logstash 和 Kibana 三个开源工具的组合,通常用于大规模日志数据处理和可视化。以下是 ELK 的安装和部署步骤:
- 准备环境
确保你的服务器满足以下要求:
- 操作系统:Ubuntu 18.04 LTS
- 内存:至少 4GB
- 硬盘:至少 20GB
- 安装 Java
在 Ubuntu 服务器上安装 Java,运行以下命令:
sudo apt-get update
sudo apt-get install openjdk-11-jdk
检查 Java 版本:
java -version
- 下载并安装 Elasticsearch
访问 Elasticsearch 官方网站下载合适版本的 Elasticsearch:https://www.elastic.co/downloads/elasticsearch
下载完成后,将 Elasticsearch 压缩包上传到服务器,然后解压:
sudo mkdir -p /usr/share/elasticsearch
sudo tar -xzf elasticsearch-7.10.2.tar.gz -C /usr/share/elasticsearch --strip-components=1
设置 Elasticsearch 的环境变量:
export ES_HOME=/usr/share/elasticsearch
export PATH=$PATH:$ES_HOME/bin
创建 Elasticsearch 配置文件:
sudo tee /etc/elasticsearch/elasticsearch.yml << EOL
cluster.name: my-cluster
node.name: my-node
network.host: 0.0.0.0
http.port: 9200
discovery.seed_hosts: ["host1", "host2"]
cluster.initial_master_nodes: ["node-1", "node-2"]
EOL
启动 Elasticsearch:
sudo systemctl start elasticsearch
检查 Elasticsearch 是否运行正常:
curl -X GET "localhost:9200/"
- 下载并安装 Logstash
访问 Logstash 官方网站下载合适版本的 Logstash:https://www.elastic.co/downloads/logstash
下载完成后,将 Logstash 压缩包上传到服务器,然后解压:
sudo mkdir -p /usr/share/logstash
sudo tar -xzf logstash-7.10.2.tar.gz -C /usr/share/logstash --strip-components=1
创建 Logstash 配置文件:
sudo tee /etc/logstash/logstash.conf << EOL
input {
beats {
port => 5044
}
}
filter {
if "apache" in [$log][app] {
grok {
match => { "message" => "%{GREEDYDATA:apache_message}" }
}
} else if "nginx" in [$log][app] {
grok {
match => { "message" => "%{GREEDYDATA:nginx_message}" }
}
}
}
output {
if "apache" in [$log][app] {
elasticsearch {
hosts => ["http://localhost:9200"]
index => "my-index-%{+YYYY.MM.dd}"
}
} else if "nginx" in [$log][app] {
elasticsearch {
hosts => ["http://localhost:9200"]
index => "my-index-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
}
EOL
启动 Logstash:
sudo systemctl start logstash
- 下载并安装 Kibana
访问 Kibana 官方网站下载合适版本的 Kibana:https://www.elastic.co/downloads/kibana
下载完成后,将 Kibana 压缩包上传到服务器,然后解压:
sudo mkdir -p /usr/share/kibana
sudo tar -xzf kibana-7.10.2.tar.gz -C /usr/share/kibana --strip-components=1
创建 Kibana 配置文件:
sudo tee /etc/kibana/kibana.yml << EOL
server.port: 5601
server.host: "0.0.0.0"
elasticsearch.hosts: ["http://localhost:9200"]
EOL
启动 Kibana:
sudo systemctl start kibana
检查 Kibana 是否运行正常,访问 http://your_server_ip:5601,如果看到 Kibana 的欢迎页面,则说明安装成功。
- 配置 Elasticsearch、Logstash 和 Kibana 的集成
在 Elasticsearch 的配置文件中,添加以下内容:
http.port: 9200
discovery.seed_hosts: ["host1", "host2"]
cluster.initial_master_nodes: ["node-1", "node-2"]
在 Logstash 的配置文件中,添加以下内容:
output {
elasticsearch {
hosts => ["http://localhost:9200"]
index => "my-index-%{+YYYY.MM.dd}"
}
}
在 Kibana 的配置文件中,添加以下内容:
server.port: 5601
server.host: "0.0.0.0"
elasticsearch.hosts: ["http://localhost:9200"]
- 启动 Elasticsearch、Logstash 和 Kibana
在命令行中,分别启动 Elasticsearch、Logstash 和 Kibana:
sudo systemctl start elasticsearch
sudo systemctl start logstash
sudo systemctl start kibana
现在,你已经成功安装并部署了 ELK。
三、ELK跟不同技术结合,实现“千人千面”
ELK 技术可以与多种技术结合,实现千人千面的需求。以下是一些建议,并结合具体案例和代码进行说明:
- ELK + 用户画像:
用户画像是对用户的基本信息、兴趣爱好、消费习惯等进行建模。可以通过收集用户的行为数据,结合机器学习和大数据技术,分析用户的兴趣和需求。将分析结果存储在用户画像系统中,为用户提供个性化推荐。
案列:
- 收集用户行为数据,如搜索记录、浏览记录、购买记录等。
- 使用机器学习算法(如决策树、SVM、聚类等)分析用户行为数据,构建用户画像。
- 将用户画像与 ELK 结合,实现基于用户画像的个性化推荐。
- ELK + 协同过滤:
协同过滤是一种基于用户历史行为数据的推荐算法,可以挖掘用户之间的相似性以及物品之间的相似性。通过协同过滤算法,可以为用户提供个性化推荐。
案列:
- 收集用户的历史行为数据,如评分、购买记录等。
- 使用协同过滤算法(如基于用户的协同过滤、基于物品的协同过滤等)挖掘用户和物品之间的相似性。
- 将协同过滤的结果与 ELK 结合,实现基于协同过滤的个性化推荐。
- ELK + 深度学习:
深度学习可以在大规模数据上学习用户的兴趣和需求,为用户提供个性化推荐。可以通过神经网络、卷积神经网络、循环神经网络等算法进行深度学习。
案列:
- 收集用户行为数据,如点击记录、浏览记录等,并将其转化为适合深度学习模型输入的数据格式。
- 使用深度学习模型(如神经网络、卷积神经网络、循环神经网络等)训练模型。
- 将深度学习模型的输出与 ELK 结合,实现基于深度学习的个性化推荐。
以上仅为示例,实际应用中可以根据业务需求和场景进行调整。在实际项目中,ELK 通常作为整个推荐系统的基础设施,与其他技术(如用户画像、协同过滤、深度学习等)相结合,实现千人千面的个性化推荐。
四、ELK + 协同过滤,用Java实现“千人千面”
ELK(Elasticsearch、Logstash、Kibana)是一个大数据处理和可视化平台,而用户画像则是根据用户的行为、兴趣、喜好等信息构建的用户模型。实现千人千面,即为目标用户提供个性化的内容和服务。
要实现 ELK + 用户画像的千人千面,你需要完成以下步骤:
- 收集用户数据:收集用户的行为数据、兴趣数据、喜好数据等。这些数据可以从用户的浏览记录、购买记录、搜索记录等渠道获取。
- 构建用户画像:根据收集到的用户数据,使用机器学习算法(例如决策树、支持向量机等)构建用户画像。用户画像包括用户的年龄、性别、职业、地域、消费水平等信息。
- 存储用户画像:将构建好的用户画像存储在 Elasticsearch 中,以便后续的查询和推荐。
- 实现推荐算法:使用 Logstash 处理用户行为数据,然后结合用户画像,实现个性化推荐。推荐算法可以使用基于内容的推荐、协同过滤、矩阵分解等。
- 输出推荐结果:将推荐结果可视化在 Kibana 中,提供给用户。
Elasticsearch、Logstash 和 Kibana(简称 ELK)是一个流行的开源大数据处理平台,可以用于收集、存储和分析大量日志数据。协同过滤算法是一种用于推荐系统的常见算法,可以用于根据用户的行为数据预测他们可能感兴趣的内容。
要实现一个包含 Java 协同过滤算法的 ELK 项目,你可以按照以下步骤进行: - 首先,确保你已经正确安装并配置了 Elasticsearch、Logstash 和 Kibana。如果还没有安装,可以参考官方文档进行安装和配置:
- Elasticsearch: https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/current/install-elasticsearch.html
- Logstash: https://logstash.org/docs/logstash/2.6/get-started/installation/
- Kibana: https://www.elastic.co/guide/en/kibana/current/install-kibana.html
- 准备数据源。为了训练协同过滤算法,你需要大量的用户行为数据,例如用户评分、观看电影等。这里假设你已经有一个包含用户行为数据的 MySQL 数据库。
- 创建一个 Java 项目,并添加以下依赖:
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.elasticsearch</groupId>
<artifactId>elasticsearch</artifactId>
<version>7.15.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.elasticsearch.client</groupId>
<artifactId>elasticsearch-rest-high-level-client</artifactId>
<version>7.15.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.26</version>
</dependency>
</dependencies>
- 创建一个 Java 类,用于与 Elasticsearch 进行交互。以下是一个简单的示例:
import org.elasticsearch.action.search.SearchRequest;
import org.elasticsearch.action.search.SearchResponse;
import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;
import org.elasticsearch.index.query.QueryBuilders;
import org.elasticsearch.search.aggregations.AggregationBuilders;
import org.elasticsearch.search.aggregations.bucket.terms.TermsAggregationBuilder;
import org.elasticsearch.search.aggregations.metrics.AvgAggregationBuilder;
import java.io.IOException;
import java.util.List;
public class ElasticsearchClient {
private RestHighLevelClient client;
public ElasticsearchClient(String host, int port) {
client = new RestHighLevelClient(RestClient.builder(host, port));
}
public void close() {
client.close();
}
public SearchResponse search(String index, String query, List<String> aggregations) throws IOException {
SearchRequest searchRequest = new SearchRequest(index);
searchRequest.source(query);
TermsAggregationBuilder termsAggregation = AggregationBuilders.terms("bucket");
termsAggregation.field("rating");
AvgAggregationBuilder avgAggregation = AggregationBuilders.avg("averageRating");
avgAggregation.field("rating");
searchRequest.aggregations(termsAggregation, avgAggregation);
return client.search(searchRequest, RequestOptions.DEFAULT);
}
}
- 创建一个 Java 类,实现协同过滤算法。这里我们使用皮尔逊相关系数作为度量标准:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
public class CollaborativeFiltering {
public static void main(String[] args) {
// 创建模拟数据
List<double[]> ratings = new ArrayList<>();
ratings.add(new double[]{1, 1, 1, 1});
ratings.add(new double[]{1, 2, 3, 4});
ratings.add(new double[]{2, 3, 4, 5});
// 训练集和测试集划分
int[] trainIndexes = new int[ratings.size() - 2];
int[] testIndexes = new int[2];
for (int i = 0; i < ratings.size(); i++) {
if (i % 2 == 0) {
trainIndexes[trainIndexes.length - 1] = i;
} else {
testIndexes[testIndexes.length - 1] = i;
}
}
// 计算皮尔逊相关系数
double pearsonCorrelation = calculatePearsonCorrelation(ratings, trainIndexes, testIndexes);
System.out.println("Pearson Correlation: " + pearsonCorrelation);
}
/**
* 计算皮尔逊相关系数
*
* @param ratings 所有评分数据
* @param trainIndexes 训练集索引
* @param testIndexes 测试集索引
* @return 皮尔逊相关系数
*/
public static double calculatePearsonCorrelation(List<double[]> ratings, int[] trainIndexes, int[] testIndexes) {
int userCount = ratings.size() / 2;
double[] userMeans = new double[userCount];
// 计算每个用户的平均评分
for (int i = 0; i < trainIndexes.length; i++) {
userMeans[i] = calculateMean(ratings.get(trainIndexes[i]));
}
// 计算预测值
double[] predictedRatings = new double[testIndexes.length];
for (int i = 0; i < testIndexes.length; i++) {
double prediction = predict(ratings.get(testIndexes[i]), userMeans);
predictedRatings[i] = prediction;
}
// 计算皮尔逊相关系数
double pearsonCorrelation = 0;
for (int i = 0; i < testIndexes.length; i++) {
double realRating = ratings.get(testIndexes[i])[0];
double predictedRating = predictedRatings[i];
pearsonCorrelation += (realRating - predictedRating) * (realRating - predictedRating);
}
pearsonCorrelation /= testIndexes.length;
return pearsonCorrelation;
}
/**
* 计算预测值
*
* @param item 物品
* @param userMeans 用户平均评分
* @return 预测值
*/
public static double predict(double[] item, double[] userMeans) {
double prediction = 0;
for (int i = 0; i < item.length; i++) {
prediction += userMeans[i] * item[i];
}
return prediction / item.length;
}
/**
* 计算均值
*
* @param ratings 评分数据
* @return 均值
*/
public static double calculateMean(double[] ratings) {
double mean = 0;
for (double rating : ratings) {
mean += rating;
}
return mean / ratings.length;
}
}
这个 Java 类实现了协同过滤算法,使用皮尔逊相关系数作为度量标准。在 main
方法中,我们创建了一个模拟数据集,并将其划分为训练集和测试集。然后计算皮尔逊相关系数,并输出结果。
五、ELK + 协同过滤,用Python实现“千人千面”
Elasticsearch、Logstash 和 Kibana(简称 ELK)是一个流行的开源大数据处理平台,可以用于收集、存储和分析大量日志数据。协同过滤算法是一种用于推荐系统的算法,可以结合 Python 实现。下面将分别介绍如何使用 ELK 和 Python 实现协同过滤算法。
首先,确保已安装 Elasticsearch、Logstash 和 Kibana。然后,安装 Python 及其相关库,如 elasticsearch
和 pandas
。
- 安装 Elasticsearch
pip install elasticsearch
- 安装 Logstash
pip install logstash
- 安装 Kibana
pip install kibana
- 安装相关库
pip install pandas numpy
接下来,实现协同过滤算法。这里我们使用一个简单的 Python 代码示例,你可以根据自己的需求进行修改:
import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.metrics.pairwise import euclidean
from elasticsearch import Elasticsearch
# 假设你有以下数据,存储在一个 DataFrame 中
data = {
'user_id': [1, 1, 1, 2, 2, 2],
'item_id': [1, 2, 3, 1, 2, 3],
'rating': [4, 5, 3, 4, 5, 3]
}
df = pd.DataFrame(data)
# 将数据存储到 Elasticsearch 中
es = Elasticsearch()
df.to_json(df.reset_index().to_dict(), orient='records', index=False)
es.index(index='ratings', doc_type='doc', body=df.reset_index().to_dict())
# 计算余弦相似度
def cosine_similarity(user_id1, user_id2):
# 获取用户评分的向量
user1 = es.mget(index='ratings', ids=[user_id1], doc_type='doc')
user2 = es.mget(index='ratings', ids=[user_id2], doc_type='doc')
# 计算两个用户评分向量的点积
dot_product = sum([user1[0]['_source'][field] * user2[0]['_source'][field] for field in user1[0]['_source'].keys()])
# 计算两个向量的模长
user1_norm = sum([value ** 2 for value in user1[0]['_source'].values()]) ** 0.5
user2_norm = sum([value ** 2 for value in user2[0]['_source'].values()]) ** 0.5
# 计算余弦相似度
return dot_product / (user1_norm * user2_norm)
# 计算两个用户的相似度
similarity = cosine_similarity(1, 2)
print(similarity)
上面的代码只是一个简单的示例,你可以根据自己的需求修改数据和算法。这里我们使用的是基于余弦相似度的协同过滤算法。
最后,通过 Kibana 分析和可视化结果。在 Kibana 中,选择 “Management” -> “Kibana” -> “Index Patterns”,创建一个名为 “ratings” 的索引模式。然后,在 “Visualize” 选项卡中选择 “Time Series” 图表类型,选择 “Aggregation” 功能,并使用 “metric” 字段进行聚合。在 “Style” 选项卡中,可以选择图表样式和颜色。