Network Load Balancer（NLB）アクセスログを CloudWatch Logs に JSON 形式で自動転送する [AWS Lambda＋Amazon S3 +Amazon CloudWatch + Elastic Load Balancing +Amazon Elastic Compute Cloud + AWS CloudFormation]

2024.02.07

はじめに

こんにちは。SCSKのふくちーぬです。

今回は、Network Load Balancer（NLB）アクセスログをCloudWatch Logsに自動転送する方法をご紹介します。

Network Load Balancer（NLB）のアクセスログは、リスナーがTLSの時のみS3を宛先としてログ保管することができます。一方他の多くのサービスではCloudWatch Logsへの転送をサポートしているため、CloudWatch Logsへログの集約をしている方が多いかと考えます。

そこで今回は、Network Load Balancer（NLB）のアクセスログもCloudWatch Logsに転送することでログの一元的な集約・分析を可能にしていきます。

事前準備

VPC、サブネット、ルートテーブル、インターネットゲートウェイ、ネットワークACL、ACM、ドメインが作成済みであることを確認してください。

アーキテクチャー

  • ユーザーは、Network Load Balancer（NLB）を経由でWebサイトにアクセスします。
  • Network Load Balancer（NLB）のアクセスログをS3に保存します。
  • アクセスログがS3に置かれることをトリガーとして、Lambdaが実行されてCloudWatch Logsに転送します。

本記事ではNetwork Load Balancer（NLB）等の作成をしていますが、ご自身の用途に併せてLambdaとS3のみ利用する等適宜調整してください。

完成したCloudFormationテンプレート

以下のテンプレートを使用して、デプロイします。

AWSTemplateFormatVersion: 2010-09-09
Description: NLB Accesslog push to CWlogs
Parameters:
  ResourceName:
    Type: String
  VpcId:
    Type: String  
  PublicSubnetA:
    Type: String  
  PublicSubnetC:
    Type: String  
  AcmArn:
    Type: String    

Resources:  
  # ------------------------------------------------------------#
  #  Network Load Balancer
  # ------------------------------------------------------------#
  LoadBalancer:
    Type: AWS::ElasticLoadBalancingV2::LoadBalancer
    Properties:
      Name: !Sub ${ResourceName}-NLB
      Subnets:
        - !Ref PublicSubnetA
        - !Ref PublicSubnetC     
      Scheme: internet-facing
      Type: network
      SecurityGroups: 
        - !Ref NLBSecurityGroup
      LoadBalancerAttributes:
        - Key: access_logs.s3.enabled
          Value: true
        - Key: access_logs.s3.bucket
          Value: !Ref MyS3Bucket
  LoadBalancerListener:
    Type: AWS::ElasticLoadBalancingV2::Listener
    Properties:
      LoadBalancerArn: !Ref LoadBalancer
      Port: 443
      Protocol: TLS
      DefaultActions:
        - Type: forward
          TargetGroupArn: !Ref TargetGroup
      Certificates:
        - CertificateArn: !Ref AcmArn
  TargetGroup:
    Type: AWS::ElasticLoadBalancingV2::TargetGroup
    Properties:
      Name: !Sub ${ResourceName}-targetgroup
      VpcId: !Ref VpcId
      Port: 80
      Protocol: TCP
      TargetType: instance
      Targets: 
        - Id: !Ref EC2
          Port: 80      
  NLBSecurityGroup:
    Type: "AWS::EC2::SecurityGroup"
    Properties:
      VpcId: !Ref VpcId
      SecurityGroupIngress:
        - IpProtocol: tcp
          FromPort: 443
          ToPort: 443
          CidrIp: "0.0.0.0/0"
      GroupName: !Sub "${ResourceName}-nlb-sg"
      GroupDescription: !Sub "${ResourceName}-nlb-sg"
      Tags:
        - Key: "Name"
          Value: !Sub "${ResourceName}-nlb-sg"      
  # ------------------------------------------------------------#
  #  EC2
  # ------------------------------------------------------------#   
  EC2:
    Type: AWS::EC2::Instance
    Properties: 
      ImageId: ami-0b193da66bc27147b
      InstanceType: t2.micro
      NetworkInterfaces: 
        - AssociatePublicIpAddress: "true"
          DeviceIndex: "0"
          SubnetId: !Ref PublicSubnetA
          GroupSet:
            - !Ref EC2SecurityGroup
      UserData: !Base64 |
        #!/bin/bash
        yum update -y
        yum install httpd -y
        systemctl start httpd
        systemctl enable httpd
        touch /var/www/html/index.html
        echo "Hello,World!" | tee -a /var/www/html/index.html        
      Tags:
          - Key: Name
            Value: !Sub "${ResourceName}-ec2"         
  EC2SecurityGroup:
    Type: "AWS::EC2::SecurityGroup"
    Properties:
      VpcId: !Ref VpcId
      SecurityGroupIngress:
        - IpProtocol: tcp
          FromPort: 80
          ToPort: 80
          SourceSecurityGroupId: !Ref NLBSecurityGroup
      GroupName: !Sub "${ResourceName}-ec2-sg"
      GroupDescription: !Sub "${ResourceName}-ec2-sg"
      Tags:
        - Key: "Name"
          Value: !Sub "${ResourceName}-ec2-sg"            
  # ------------------------------------------------------------#
  #  IAM Policy IAM Role
  # ------------------------------------------------------------#
  LambdaPolicy:
    Type: AWS::IAM::ManagedPolicy
    Properties:
      ManagedPolicyName: !Sub ${ResourceName}-lambda-policy
      Description: IAM Managed Policy with S3 PUT and APIGateway GET Access
      PolicyDocument:
        Version: '2012-10-17'
        Statement:
          - Effect: 'Allow'
            Action:
              - 's3:GetObject'
            Resource:
              - !Sub "arn:aws:s3:::${ResourceName}-${AWS::AccountId}-bucket/*"
  LambdaRole:
    Type: AWS::IAM::Role
    Properties:
      RoleName: !Sub ${ResourceName}-lambda-role
      AssumeRolePolicyDocument:
        Version: '2012-10-17'
        Statement:
          - Effect: Allow
            Action: sts:AssumeRole
            Principal:
              Service:
                - lambda.amazonaws.com
      ManagedPolicyArns:
        - arn:aws:iam::aws:policy/service-role/AWSLambdaBasicExecutionRole
        - !GetAtt LambdaPolicy.PolicyArn
  # ------------------------------------------------------------#
  #  S3
  # ------------------------------------------------------------#
  MyS3Bucket:
    Type: AWS::S3::Bucket
    DeletionPolicy: Retain
    Properties:
      BucketName: !Sub ${ResourceName}-${AWS::AccountId}-bucket
      NotificationConfiguration: 
        LambdaConfigurations:
          - Event: 's3:ObjectCreated:*'
            Function: !GetAtt PushtoCWlogsFunction.Arn
  BucketPolicy:
    Type: AWS::S3::BucketPolicy
    Properties: 
      Bucket: !Ref MyS3Bucket
      PolicyDocument:
        Version: "2012-10-17"            
        Statement:
          - Sid: AWSLogDeliveryAclCheck
            Effect: Allow
            Principal:
              Service: delivery.logs.amazonaws.com
            Action: s3:GetBucketAcl
            Resource: !Sub "arn:aws:s3:::${ResourceName}-${AWS::AccountId}-bucket"
            Condition:
              StringEquals:
                "aws:SourceAccount": 
                  - !Sub ${AWS::AccountId}
              ArnLike:
                "aws:SourceArn": 
                  - !Sub "arn:aws:logs:${AWS::Region}:${AWS::AccountId}:*"
          - Sid: AWSLogDeliveryWrite
            Effect: Allow
            Principal:
              Service: delivery.logs.amazonaws.com
            Action: s3:PutObject
            Resource: !Sub "arn:aws:s3:::${ResourceName}-${AWS::AccountId}-bucket/AWSLogs/${AWS::AccountId}/*"
            Condition:
              StringEquals:
                "s3:x-amz-acl": "bucket-owner-full-control"
                "aws:SourceAccount": 
                  - !Sub ${AWS::AccountId}
              ArnLike:
                "aws:SourceArn": 
                  - !Sub "arn:aws:logs:${AWS::Region}:${AWS::AccountId}:*"            
  # ------------------------------------------------------------#
  #  Lambda
  # ------------------------------------------------------------#
  PushtoCWlogsFunction:
    Type: AWS::Lambda::Function
    Properties:
      FunctionName: !Sub ${ResourceName}-lambda-function
      Role: !GetAtt LambdaRole.Arn
      Runtime: python3.12
      Handler: index.lambda_handler
      Environment:
        Variables:
          LOGGROUPNAME: LGR-NLB-Access-Logs
      Code:
        ZipFile: !Sub |
          import boto3
          import time
          import json
          import io
          import gzip
          import os

          s3_client = boto3.client('s3')
          cwlogs_client = boto3.client('logs')

          #ロググループの指定
          LOG_GROUP_NAME = os.environ['LOGGROUPNAME']

          #ログフォーマットの変数の指定
          fields = ["type","version","time","elb","listener","client:port","destination:port","connection_time","tls_handshake_time",
                    "received_bytes","sent_bytes","incoming_tls_alert","chosen_cert_arn","chosen_cert_serial","tls_cipher","tls_protocol_version",
                    "tls_named_group","domain_name","alpn_fe_protocol","alpn_be_protocol","alpn_client_preference_list","tls_connection_creation_time"]

          #s3の情報を取得
          def parse_event(event):
              return {
                  "bucket_name": event['Records'][0]['s3']['bucket']['name'],
                  "bucket_key": event['Records'][0]['s3']['object']['key']
              }

          #ログファイルをgzip解凍する
          def convert_response(response):
              body = response['Body'].read()
              body_unzip = gzip.open(io.BytesIO(body))
              return body_unzip.read().decode('utf-8')

          #CWLogsにログを書き込む
          def put_log(log, LOG_STREAM_NAME):
              try:
                  response = cwlogs_client.put_log_events(
                      logGroupName = LOG_GROUP_NAME,
                      logStreamName = LOG_STREAM_NAME,
                      logEvents = [
                          {
                              'timestamp': int(time.time()) * 1000,
                              'message' : log
                          },
                      ]
                  )
                  return response
              except cwlogs_client.exceptions.ResourceNotFoundException as e:
                  cwlogs_client.create_log_stream(
                      logGroupName = LOG_GROUP_NAME, logStreamName = LOG_STREAM_NAME)
                  response = put_log(log, LOG_STREAM_NAME)
                  return response
              except Exception as e:
                  print("error",e)
                  raise

          #ログをjsonに変換する
          def transform_json(log_list):
              data = {}
              json_data = []
              for log_line in log_list:
                  field_item = log_line.split()
                  for field, value in zip(fields, field_item):
                      data[field] = value
                  json_data.append(json.dumps(data))
              return json_data

          def lambda_handler(event, context):
              bucket_info = parse_event(event)
              response = s3_client.get_object(
                  Bucket = bucket_info['bucket_name'], Key = bucket_info['bucket_key'])
              LOG_STREAM_NAME = bucket_info['bucket_key'].split("_")[4]
              log_text = convert_response(response)
              log_list = log_text.splitlines()
              log_data = transform_json(log_list)
              for log in log_data:
                  response = put_log(log, LOG_STREAM_NAME)        
              return {
                  'statusCode': 200,
              }       
  LambdaInvokePermission:
    Type: 'AWS::Lambda::Permission'
    Properties:
      FunctionName: !GetAtt PushtoCWlogsFunction.Arn
      Action: 'lambda:InvokeFunction'
      Principal: s3.amazonaws.com
      SourceAccount: !Ref 'AWS::AccountId'
      SourceArn: !Sub 'arn:aws:s3:::${ResourceName}-${AWS::AccountId}-bucket'   
  PushtoCWlogsFunctionLogGroup:
    Type: AWS::Logs::LogGroup
    Properties:
      LogGroupName: !Sub "/aws/lambda/${PushtoCWlogsFunction}"  
  NLBAccessLogGroup:
    Type: AWS::Logs::LogGroup
    Properties:
      LogGroupName: LGR-NLB-Access-Logs

Lambdaのコード

Network Load Balancer（NLB）のアクセスログを転送する処理についてPythonファイルを用意しておりますので、ご自身の環境で検証の上ご利用ください。

今回では、CloudFormationテンプレート内にベタ書きしているので特に気にする必要はありません。

import boto3
import time
import json
import io
import gzip
import os

s3_client = boto3.client('s3')
cwlogs_client = boto3.client('logs')

#ロググループの指定
LOG_GROUP_NAME = os.environ['LOGGROUPNAME']

#ログフォーマットの変数の指定
fields = ["type","version","time","elb","listener","client:port","destination:port","connection_time","tls_handshake_time",
          "received_bytes","sent_bytes","incoming_tls_alert","chosen_cert_arn","chosen_cert_serial","tls_cipher","tls_protocol_version",
          "tls_named_group","domain_name","alpn_fe_protocol","alpn_be_protocol","alpn_client_preference_list","tls_connection_creation_time"]

#s3の情報を取得
def parse_event(event):
    return {
        "bucket_name": event['Records'][0]['s3']['bucket']['name'],
        "bucket_key": event['Records'][0]['s3']['object']['key']
    }

#ログファイルをgzip解凍する
def convert_response(response):
    body = response['Body'].read()
    body_unzip = gzip.open(io.BytesIO(body))
    return body_unzip.read().decode('utf-8')

#CWLogsにログを書き込む
def put_log(log, LOG_STREAM_NAME):
    try:
        response = cwlogs_client.put_log_events(
            logGroupName = LOG_GROUP_NAME,
            logStreamName = LOG_STREAM_NAME,
            logEvents = [
                {
                    'timestamp': int(time.time()) * 1000,
                    'message' : log
                },
            ]
        )
        return response
    except cwlogs_client.exceptions.ResourceNotFoundException as e:
        cwlogs_client.create_log_stream(
            logGroupName = LOG_GROUP_NAME, logStreamName = LOG_STREAM_NAME)
        response = put_log(log, LOG_STREAM_NAME)
        return response
    except Exception as e:
        print("error",e)
        raise

#ログをjsonに変換する
def transform_json(log_list):
    data = {}
    json_data = []
    for log_line in log_list:
        field_item = log_line.split()
        for field, value in zip(fields, field_item):
            data[field] = value
        json_data.append(json.dumps(data))
    return json_data

def lambda_handler(event, context):
    bucket_info = parse_event(event)
    response = s3_client.get_object(
        Bucket = bucket_info['bucket_name'], Key = bucket_info['bucket_key'])
    LOG_STREAM_NAME = bucket_info['bucket_key'].split("_")[4]
    log_text = convert_response(response)
    log_list = log_text.splitlines()
    log_data = transform_json(log_list)
    for log in log_data:
        response = put_log(log, LOG_STREAM_NAME)        
    return {
        'statusCode': 200,
    } 

動作検証

Network Load Balancer（NLB）のDNS名を登録する

カスタムドメインでアクセスできるように、Route53ホストゾーンにてNetwork Load Balancer（NLB）のDNS名のAliasレコードを追加してください。

ELB ロードバランサーへのトラフィックのルーティング - Amazon Route 53
Route 53 を使用して、ELB Classic、Application、または Network Load Balancer にクエリをルーティングします。
docs.aws.amazon.com

カスタムドメインでのアクセス

作成されたNetwork Load Balancer（NLB）に向けて、カスタムドメインでアクセスしてください。アクセスを試行することで、アクセスログがS3に保管されます。

そして、S3にオブジェクトがアップロードされたことをトリガーとしてLambdaが起動します。

CloudWatch Logsの確認

Network Load Balancer（NLB）のアクセスログが、JSON形式で格納されていることが分かります。これで、他のサービスと同様の方法でCloudWatch Logs内で分析できます。

最後に

いかがだったでしょうか。

既存のログ監視基盤を利用する等の理由で、AWSサービスのログをCloudWatch Logs内に集約・分析するといった事象が稀に発生します。その際はCloudWatchLogsに転送処理を実施し、引き継ぎCloudWatch Logsをご利用いただければと思います。

本記事が皆様のお役にたてば幸いです。

ではサウナラ～🔥

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