两小时！让小白也能搭建自己的微服务日志监控平台

Elasticsearch之家 2022-04-27

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1、目标

实际生产环境中分布式微服务架构十分常见，传统部署日志的方式需要我们到不同的服务器中去查看日志文件，或者将日志存储到数据库中，但是当日志量大到一定程度时，数据库的方式就会捉襟见肘。本期我们就来讲解如何通过ELK来搭建分布式日志监控平台，本期内容纯干货，以实操、快速搭建为主进行讲解，建议大家先收藏，后续跟着内容一步步实操

2、思路

首先我们要部署的架构如下图所示，需要收集两个微服务的日志，并且最终在kibana中可视化呈现出来。

可以看出日志的传输路线是：微服务产生日志，并将日志数据保存到磁盘中的.log文件中，filebeat监听log文件，将其数据收集并结构化后传输到logstash上，logstash将日志进行过滤收集，再传输到elasticsearch上，elasticsearch把日志作为索引进行存储并且构造对应倒排索引，kibana可视化呈现日志，需要查询时kibana调用elasticsearch进行日志数据的查询

在微服务节点上，我们通过更加轻量级的filebeat来收集日志，然后将日志传输给logstash

当然可以直接将日志传输给ES，那么这里为什么还要在中间加一层logstash呢？（1）当需要收集的节点较多时，传输的log量和次数就会大量增加，如果filebeat直接传输给es，就会占用掉es的大量资源。应该让es专注与数据查询和处理。让数据发给logstash，以此作一层缓冲。（2）logstash有多种过滤器可以使用，通过logstash做一些过滤，过滤掉无效的日志

3、下载

环境采用jdk1.8，es7.13.0，kibana7.13.0，filebeat7.13.0

需要注意的是下载es,kibana,beats需要保持版本一致

3.1 filebeat下载

https://www.elastic.co/cn/downloads/past-releases/filebeat-7-13-0 选择linux64位版本

其他beats下载 https://www.elastic.co/cn/downloads/beats/

3.2 elasticsearch下载

https://www.elastic.co/cn/downloads/past-releases/elasticsearch-7-13-0

3.3 kibana下载

https://www.elastic.co/cn/downloads/past-releases/kibana-7-13-0

3.4 环境

服务器	服务
172.16.188.7	elasticsearch
172.16.188.13	kibana
172.16.188.6	logstash
172.16.188.2	filebeat + 微服务1
172.16.188.3	filebeat + 微服务2

4、部署ELK

4.1 部署微服务

如果你是在已经部署好的微服务上部署ELK，请跳过本节。首先的我创建了两个微服务user,order 源码地址：https://gitee.com/wuhanxue/elk-test 1、每个微服务都只有一个controller，其方法就是把参数作为日志内容输出到日志文件中在error方法中设置一个1/0，产生一个错误日志

我这里为了mac本地测试方便使用的日志路径是/Users/wuhanxue/Downloads

# 应用名称
spring.application.name=order-service
# 应用服务 WEB 访问端口
server.port=8080
logging.file.path=/Users/wuhanxue/Downloads 


复制

2、maven package打包两个服务，并且分别上传到两个服务器节点上（提前安装好jdk环境）

3、启动两个微服务

java -jar user-service-0.0.1-SNAPSHOT.jar
java -jar order-service-0.0.1-SNAPSHOT.jar
复制

4.2 部署elasticsearch

如果知道如何部署elasticsearch的可以跳过本节 1、将安装文件传输到服务器上

2、解压es文件

tar -zxvf elasticsearch-7.13.0-linux-x86_64.tar.gz
复制

3、修改配置文件

# 集群名称
cluster.name: cluster1
# 初始主节点
cluster.initial_master_nodes: ["node-1"]
# 节点名
node.name: node-1
# 是否可选为主节点
node.roles: [master,data,remote_cluster_client]
# data文件夹，提前创建好
path.data: /var/local/elasticsearch_data
# 日志文件夹，提前创建好
path.logs: /var/local/elasticsearch_logs
# 对方暴露的ip地址
network.host: 172.16.188.7
# 允许跨域访问，head访问时需要开启
http.cors.enabled: true
http.cors.allow-origin: "*"
复制

4、因为es不允许以root账号启动，所以需要提前创建一个其他账号，我这里已经创建了elastic用户

5、将es安装目录权限赋给elastic账号

chown  -R elastic:elastic elasticsearch-7.13.0
复制

6、以elastic账户启动

# es安装目录下执行
./bin/elasticsearch
复制

4.2.1 内存过小问题

自己测试的时候，可能会因为服务器内存过小而导致启动报错，这个时候需要修改两个东西 1、增加最大用户打开文件数

#  root执行指令
vim /etc/security/limits.conf


# 文件最后添加
# * 表示所有用户， 
* soft nproc 65536
* hard nproc 65536
* soft nofile 65536
* hard nofile 65536
root soft nproc 65536
root hard nproc 65536
root soft nofile 65536
root hard nofile 65536


# 保存后重启
reboot
# 查看当前值
ulimit -Hn
复制

2、增加vm.max_map_count

vim /etc/sysctl.conf
# 最后添加
vm.max_map_count=655360


# 查看
sysctl -p
复制

4.2.2 端口开放问题

需要打开9200，9300端口

# 查看指定端口是否已经开放
firewall-cmd --query-port=9200/tcp
firewall-cmd --query-port=9300/tcp
# 开放指定端口
firewall-cmd --add-port=9200/tcp --permanent
firewall-cmd --add-port=9300/tcp --permanent
# 重新载入添加的端口
firewall-cmd --reload
复制

4.2.3 测试

访问http://ip:9200/，出现以下页面则成功

4.3 部署kibana

如果知道如何部署kibana的可以跳过本节 1、上传安装包到服务器

2、解压安装包

tar -zxvf kibana-7.13.0-linux-x86_64.tar.gz
复制

3、修改配置文件

vim config/kibana.yml
复制

内容如下

# 默认端口为5601，我这里因为开启了两个所以修改为了5602
server.port: 5602
server.name: kibana2
server.host: "0"
elasticsearch.hosts: [ "http://172.16.188.7:9200"]
xpack.monitoring.ui.container.elasticsearch.enabled: true
复制

4、同样kibana也是不允许用root账号启动了，创建一个elastic账号，并且将kibana安装目录的权限赋给他

chown  -R elastic:elastic kibana-7.13.0
复制

5、开通5602端口

firewall-cmd --add-port=5602/tcp --permanent 
# 重新载入添加的端口
firewall-cmd --reload
复制

6、以elastic账户，启动kibana

./bin/kibana
复制

7、测试，访问ip:5602，出现以下页面则部署成功

4.4 部署logstash

0、logstash依赖与java环境，且elastic支持的jdk版本为jdk8,11,14之一。提前安装好java环境。我这里选择了jdk8（但实际上es官方在7.13版本中更加推荐的是jdk11+）

需要注意的是logstash7.13.0已自带jdk，在安装目录下的jdk目录，所以如果服务器没有单独安装jdk的话，会采用logstash下的jdk

1、将logstash安装包上传到服务器，这里使用scp的方式进行传输

scp logstash-7.13.0-linux-x86_64.tar.gz root@172.16.188.6/var/local
复制

2、解压安装包

tar -zxvf logstash-7.13.0-linux-x86_64.tar.gz
复制

3、修改配置文件，logstash提供了一个实例配置文件logstash-sample.conf，我们直接在它的基础上进行修改

# beats传入的端口，默认5044
input {
  beats {
    port => 5044
  }
}
# 输出日志的方式
output { 
# 按照日志标签对日志进行分类处理，日志标签后续会在filebeat中定义
 if "user-log" in [tags] {
    elasticsearch {
      hosts => ["http://172.16.188.7:9200"]
      index => "[user-log]-%{+YYYY.MM.dd}"
    }
 }
 if "order-log" in [tags] {
    elasticsearch {
      hosts => ["http://172.16.188.7:9200"]
      index => "[order-log]-%{+YYYY.MM.dd}"
    }
 }
}
复制

4、开放5044端口

firewall-cmd --add-port=5044/tcp --permanent 
# 重新载入添加的端口
firewall-cmd --reload
复制

5、以上述配置文件启动logstash，logstash启动较慢，在等待它启动的时候，我们可以去部署filebeat了

./bin/logstash -f config/logstash-sample.conf
复制

4.5 部署filebeat

1、将filebeat传输到两个微服务所在的服务器上，这里采用scp的方式进行传输

scp filebeat-7.13.0-linux-x86_64.tar.gz root@172.16.188.3:/var/local
scp filebeat-7.13.0-linux-x86_64.tar.gz root@172.16.188.2:/var/local
复制

2、在/var/local目录下解压filebeat

tar -zxvf filebeat-7.13.0-linux-x86_64.tar.gz
复制

3、进入filebeat安装目录后，修改filebeat配置文件

vim filebeat.yml
# 如果没有安装vim可执行如下指令安装
yum install vim
复制

内容如下：

# 从日志文件输入日志
filebeat.inputs:
- type: log
  enabled: true
  paths:
    - /Users/wuhanxue/Downloads/*.log
  # 定义日志标签，注意当order服务时将该标签改为order-log
  tags: ["user-log"]
setup.template.settings:
# 设置主分片数
  index.number_of_shards: 1
# 因为测试环境只有一个es节点，所以将副本分片设置为0，否则集群会报黄
  index.number_of_replicas: 0
# 输出到logstash
output.logstash:
# logstash所在服务器的ip和端口
  hosts: ["172.16.188.6:5044"]
# 默认配置，不做改动
processors:
  - add_host_metadata:
      when.not.contains.tags: forwarded
  - add_cloud_metadata: ~
  - add_docker_metadata: ~
  - add_kubernetes_metadata: ~
复制

4、启动filebeat

 ./filebeat -e -c filebeat.yml
复制

5、另一个微服务上也做同样配置

6、重启微服务，将启动日志，输入到beats中

7、调用接口，创建几条日志 user-service

http://172.16.188.2:8081/user/info?log=use
http://172.16.188.2:8081/user/error?log=use
复制

order-service

http://172.16.188.3:8080/order/info?log=orde
http://172.16.188.3:8080/order/error?log=orde
复制

4.6 kibana可视化

4.6.1 操作步骤

在kibana中dev tool输入指令

GET _cat/indices
复制

结果，可以看到日志索引已经创建成功了，接下来我们来实现可视化

1、打开kibana，进入stack management > index management

这里会发现新创建的日志索引状态时黄的，这是因为副本分片数设置为1了，之前在filebeat中的设置并没有成功，这里原因未知，后续研究后更新上来。

我们可以通过修改索引的副本分片数来使索引状态更新为绿色：点击索引，在弹出框中点击edit settings，修改number_of_replicas为0，点击save。当然也可以直接通过DSL指令修改

2、点击Index patterns,点击创建索引模式

输出order-log的正则匹配

[order-log]-*
复制

选择一个时间字段，如果日志数据中本身没有，可以使用@timestamp

同理创建user-log的索引模式

3、索引可视化点击左侧菜单栏中的Discover

点击左侧的索引下拉列表，选择需要查询的索引模式，在时间框中输入日期范围，点击刷新，会看到列表中日志数据已经查询出来了

4、定制列表字段上述图片中可以看到，列表中的字段是直接显示的整个doc，如果我们想要分栏显示某部分字段怎么办呢？

可以在available fields中添加想要显示的字段

添加后

5、查询日志如果不指定字段，那么查询针对所有的字段，为了提高查询效率，可以指定字段 <filed>:<keyword>

4.6.2 同一条日志被处理成了多条

观察日志我们可以发现，本来属于同一条错误日志的数据，被分割成了多条doc，这时因为filebeat是按照换行符进行分割的，而某些报错日志本身就包含换行符，为了让这样的日志归并到一个doc，我们需要通过multiline参数来帮忙

1、multiline的原理就是通过某串字符来区分是同一条日志，比如如下的日志格式，每条日志都是以[
开头的，所以可以以[
来区分

[2021-01-03 23:00:00] INFO order create
[2021-01-03 23:00:00] IndexNotFoundException[no such index]
    at org.elasticsearch.cluster.metadata.IndexNameExpressionResolver$WildcardExpressionResolver.resolve(IndexNameExpressionResolver.java:566)
    at org.elasticsearch.cluster.metadata.IndexNameExpressionResolver.concreteIndices(IndexNameExpressionResolver.java:133)
    at org.elasticsearch.cluster.metadata.IndexNameExpressionResolver.concreteIndices(IndexNameExpressionResolver.java:77)
    at org.elasticsearch.action.admin.indices.delete.TransportDeleteIndexAction.checkBlock(TransportDeleteIndexAction.java:75)
复制

详情可见multiline官方文档^[1] 2、按照上述的原理，我们观察日志的格式，思考可以同一条日志有什么格式规律当然这里因为我们处理的是微服务的日志，我们可以直接在服务中定义方便我们处理的日志格式，但是不排除有些场景无法自定义日志格式，因此我们观察下图中日志的格式

3、容易观察到每条日志都是日期开头的，实际查看官方文档中，就有关于日期的正则表达，在filebeat的配置文件中添加如下配置

multiline.type: pattern
multiline.pattern: '^[0-9]{4}-[0-9]{2}-[0-9]{2}'
multiline.negate: true
multiline.match: after
复制

注意这里的配置需要添加在filebeat.inputs下

# 从日志文件输入日志
filebeat.inputs:
- type: log
  enabled: true
  paths:
    - /Users/wuhanxue/Downloads/*.log
  tags: ["user-log"]
  exclude_lines: ['^$']
  multiline:
    type: pattern
    pattern: '^[0-9]{4}-[0-9]{2}-[0-9]{2}'
    negate: true
    match: after
setup.template.settings:
# 设置主分片数
  index.number_of_shards: 1
# 因为测试环境只有一个es节点，所以将副本分片设置为0，否则集群会报黄
  index.number_of_replicas: 0
# 输出到logstash
output.logstash:
# logstash所在服务器的ip和端口
  hosts: ["172.16.188.6:5044"]
复制

另外如果有空行的话，可以添加如下配置排除空行

filebeat.inputs:
- type: log
  exclude_lines: ['^$']
复制

再次查看kibana会发现多行日志已经归并为一条了

4.6.3 测试正则是否正确

我们在实际生产中书写完多行匹配的正则表达式，可能需要测试一下是否能够匹配得到，如果每次都需要启动filebeat来测试的话，难免有些麻烦，关于这点官方文档中也提供了一个网址用来测试 https://go.dev/play/

测试代码，供大家参考

// You can edit this code!
// Click here and start typing.
package main


import (
    "fmt"
    "regexp"
    "strings"
)


var pattern = `^[0-9]{4}-[0-9]{2}-[0-9]{2}`
var negate = false


var content = `2022-01-05 00:24:07.705 ERROR 1695 --- [nio-8081-exec-5] o.a.c.c.C.[.[.[/].[dispatcherServlet]    : Servlet.service() for servlet [dispatcherServlet] in context with path [] threw exception [Request processing failed; nested exception is java.lang.ArithmeticException:  by zero] with root cause


java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at com.example.userservice.controller.UserController.errorLog(UserController.java:27) ~[classes!/:na]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) ~[na:1.8.0_271]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62) ~[na:1.8.0_271]
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43) ~[na:1.8.0_271]
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498) ~[na:1.8.0_271]
    at org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.doInvoke(InvocableHandlerMethod.java:190) ~[spring-web-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.invokeForRequest(InvocableHandlerMethod.java:138) ~[spring-web-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ServletInvocableHandlerMethod.invokeAndHandle(ServletInvocableHandlerMethod.java:105) ~[spring-webmvc-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.invokeHandlerMethod(RequestMappingHandlerAdapter.java:878) ~[spring-webmvc-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.handleInternal(RequestMappingHandlerAdapter.java:792) ~[spring-webmvc-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.AbstractHandlerMethodAdapter.handle(AbstractHandlerMethodAdapter.java:87) ~[spring-webmvc-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doDispatch(DispatcherServlet.java:1040) ~[spring-webmvc-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doService(DispatcherServlet.java:943) ~[spring-webmvc-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.processRequest(FrameworkServlet.java:1006) ~[spring-webmvc-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.doGet(FrameworkServlet.java:898) ~[spring-webmvc-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:626) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:4.0.FR]
    at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.service(FrameworkServlet.java:883) ~[spring-webmvc-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:733) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:4.0.FR]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:231) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter.doFilter(WsFilter.java:53) ~[tomcat-embed-websocket-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.springframework.web.filter.RequestContextFilter.doFilterInternal(RequestContextFilter.java:100) ~[spring-web-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:119) ~[spring-web-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.springframework.web.filter.FormContentFilter.doFilterInternal(FormContentFilter.java:93) ~[spring-web-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:119) ~[spring-web-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter.doFilterInternal(CharacterEncodingFilter.java:201) ~[spring-web-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:119) ~[spring-web-5.2.12.RELEASE.jar!/:5.2.12.RELEASE]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.StandardWrapperValve.invoke(StandardWrapperValve.java:202) ~[tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.StandardContextValve.invoke(StandardContextValve.java:97) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.authenticator.AuthenticatorBase.invoke(AuthenticatorBase.java:542) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.StandardHostValve.invoke(StandardHostValve.java:143) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.valves.ErrorReportValve.invoke(ErrorReportValve.java:92) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.core.StandardEngineValve.invoke(StandardEngineValve.java:78) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter.service(CoyoteAdapter.java:343) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.coyote.http11.Http11Processor.service(Http11Processor.java:374) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.coyote.AbstractProcessorLight.process(AbstractProcessorLight.java:65) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.coyote.AbstractProtocol$ConnectionHandler.process(AbstractProtocol.java:888) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.tomcat.util.net.NioEndpoint$SocketProcessor.doRun(NioEndpoint.java:1597) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at org.apache.tomcat.util.net.SocketProcessorBase.run(SocketProcessorBase.java:49) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149) [na:1.8.0_271]
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624) [na:1.8.0_271]
    at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread.java:61) [tomcat-embed-core-9.0.41.jar!/:9.0.41]
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) [na:1.8.0_271]`


func main() {
    regex, err := regexp.Compile(pattern)
    if err != nil {
        fmt.Println("fail to compile: ", err)
        return
    }
    //lines := strings.Split(content, "\n")
    lines := strings.Split(content, "|||")
    for _, line := range lines {
        fmt.Println("line: ", line)
        matches := regex.MatchString(line)
        if negate {
            matches = !matches
        }
        fmt.Printf("%v\t%v\n", matches, line)
    }
}
复制

References

[1]
详情可见multiline官方文档: https://www.elastic.co/guide/en/beats/filebeat/7.13/multiline-examples.html

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