0d5c6ceb5bdc725fd9a2bc3d0fedf6153d81b50c
[rrdtool.git] / doc / rrdcreate.pod
1 =head1 NAME
2
3 rrdtool create - Set up a new Round Robin Database
4
5 =for html <div align="right"><a href="rrdcreate.pdf">PDF</a> version.</div>
6
7 =head1 SYNOPSIS
8
9 B<rrdtool> B<create> I<filename> 
10 S<[B<--start>|B<-b> I<start time>]> 
11 S<[B<--step>|B<-s> I<step>]> 
12 S<[B<DS:>I<ds-name>B<:>I<DST>B<:>I<heartbeat>B<:>I<min>B<:>I<max>]>
13 S<[B<RRA:>I<CF>B<:>I<cf arguments>]>
14
15 =head1 DESCRIPTION
16
17 The create function of the RRDtool lets you set up new
18 Round Robin Database (B<RRD>) files. 
19 The file is created at its final, full size and filled
20 with I<*UNKNOWN*> data.
21
22 =over 8
23
24 =item I<filename>
25
26 The name of the B<RRD> you want to create. B<RRD> files should end
27 with the extension F<.rrd>. However, B<rrdtool> will accept any
28 filename.
29
30 =item B<--start>|B<-b> I<start time> (default: now - 10s)
31
32 Specifies the time in seconds since 1970-01-01 UTC when the first
33 value should be added to the B<RRD>. B<rrdtool> will not accept
34 any data timed before or at the time specified.
35
36 See also AT-STYLE TIME SPECIFICATION section in the
37 I<rrdfetch> documentation for more ways to specify time.
38
39 =item B<--step>|B<-s> I<step> (default: 300 seconds)
40
41 Specifies the base interval in seconds with which data will be fed
42 into the B<RRD>.
43
44 =item B<DS:>I<ds-name>B<:>I<DST>B<:>I<heartbeat>B<:>I<min>B<:>I<max>
45
46 A single B<RRD> can accept input from several data sources (B<DS>).
47 (e.g. Incoming and Outgoing traffic on a specific communication
48 line). With the B<DS> configuration option you must define some basic
49 properties of each data source you want to use to feed the B<RRD>.
50
51 I<ds-name> is the name you will use to reference this particular data
52 source from an B<RRD>. A I<ds-name> must be 1 to 19 characters long in
53 the characters [a-zA-Z0-9_].
54
55 I<DST> defines the Data Source Type. See the section on "How to Measure" below for further insight.
56 The Datasource Type must be onw of the following:
57
58 =over 4
59
60 =item B<GAUGE> 
61
62 is for things like temperatures or number of people in a
63 room or value of a RedHat share.
64
65 =item B<COUNTER>
66
67 is for continuous incrementing counters like the
68 InOctets counter in a router. The B<COUNTER> data source assumes that
69 the counter never decreases, except when a counter overflows.  The update
70 function takes the overflow into account.  The counter is stored as a
71 per-second rate. When the counter overflows, RRDtool checks if the overflow happened at
72 the 32bit or 64bit border and acts accordingly by adding an appropriate value to the result.
73
74 =item B<DERIVE>
75
76 will store the derivative of the line going from the last to the
77 current value of the data source. This can be useful for gauges, for
78 example, to measure the rate of people entering or leaving a
79 room. Internally, derive works exaclty like COUNTER but without
80 overflow checks. So if your counter does not reset at 32 or 64 bit you
81 might want to use DERIVE and combine it with a MIN value of 0.
82
83 =over
84
85 =item NOTE on COUNTER vs DERIVE
86
87 by Don Baarda E<lt>don.baarda@baesystems.comE<gt>
88
89 If you cannot tolerate ever mistaking the occasional counter reset for a
90 legitimate counter wrap, and would prefer "Unknowns" for all legitimate
91 counter wraps and resets, always use DERIVE with min=0. Otherwise, using
92 COUNTER with a suitable max will return correct values for all legitimate
93 counter wraps, mark some counter resets as "Unknown", but can mistake some
94 counter resets for a legitimate counter wrap.
95
96 For a 5 minute step and 32-bit counter, the probability of mistaking a
97 counter reset for a legitimate wrap is arguably about 0.8% per 1Mbps of
98 maximum bandwidth. Note that this equates to 80% for 100Mbps interfaces, so
99 for high bandwidth interfaces and a 32bit counter, DERIVE with min=0 is
100 probably preferable. If you are using a 64bit counter, just about any max
101 setting will eliminate the possibility of mistaking a reset for a counter
102 wrap.
103
104 =back
105
106 =item B<ABSOLUTE> 
107
108 is for counters which get reset upon reading. This is used for fast counters
109 which tend to overflow. So instead of reading them normally you reset them
110 after every read to make sure you have a maximal time available before the
111 next overflow. Another usage is for things you count like number of messages
112 since the last update.
113
114 =back
115
116 I<heartbeat> defines the maximum number of seconds that may pass
117 between two updates of this data source before the value of the 
118 data source is assumed to be I<*UNKNOWN*>.
119
120 I<min> and I<max> are optional entries defining the expected range of
121 the data supplied by this data source. If I<min> and/or I<max> are
122 defined, any value outside the defined range will be regarded as
123 I<*UNKNOWN*>. If you do not know or care about min and max, set them
124 to U for unknown. Note that min and max always refer to the processed values
125 of the DS. For a traffic-B<COUNTER> type DS this would be the max and min
126 data-rate expected from the device.
127
128 I<If information on minimal/maximal expected values is available,
129 always set the min and/or max properties. This will help RRDtool in
130 doing a simple sanity check on the data supplied when running update.>
131
132 =item B<RRA:>I<CF>B<:>I<cf arguments>
133   
134 The purpose of an B<RRD> is to store data in the round robin archives
135 (B<RRA>). An archive consists of a number of data values or statistics for 
136 each of the defined data-sources (B<DS>) and is defined with an B<RRA> line.
137
138 When data is entered into an B<RRD>, it is first fit into time slots of
139 the length defined with the B<-s> option becoming a I<primary data point>.
140
141 The data is also processed with the consolidation function (I<CF>)
142 of the archive. There are several consolidation functions that consolidate
143 primary data points via an aggregate function: B<AVERAGE>, B<MIN>, B<MAX>, B<LAST>.
144 The format of B<RRA> line for these consolidation function is:
145
146 B<RRA:>I<AVERAGE | MIN | MAX | LAST>B<:>I<xff>B<:>I<steps>B<:>I<rows>
147
148 I<xff> The xfiles factor defines what part of a consolidation interval may
149 be made up from I<*UNKNOWN*> data while the consolidated value is still
150 regarded as known.
151
152 I<steps> defines how many of these I<primary data points> are used to build
153 a I<consolidated data point> which then goes into the archive.
154
155 I<rows> defines how many generations of data values are kept in an B<RRA>.
156
157 =back
158
159 =head1 Aberrant Behaviour detection with Holt-Winters forecasting
160
161 by Jake Brutlag E<lt>jakeb@corp.webtv.netE<gt>
162
163 In addition to the aggregate functions, there are a set of specialized
164 functions that enable B<RRDtool> to provide data smoothing (via the
165 Holt-Winters forecasting algorithm), confidence bands, and the flagging
166 aberrant behavior in the data source time series:
167
168 =over 4
169
170 =item B<RRA:>I<HWPREDICT>B<:>I<rows>B<:>I<alpha>B<:>I<beta>B<:>I<seasonal period>B<:>I<rra num>
171
172 =item B<RRA:>I<SEASONAL>B<:>I<seasonal period>B<:>I<gamma>B<:>I<rra num>
173
174 =item B<RRA:>I<DEVSEASONAL>B<:>I<seasonal period>B<:>I<gamma>B<:>I<rra num>
175
176 =item B<RRA:>I<DEVPREDICT>B<:>I<rows>B<:>I<rra num>
177
178 =item B<RRA:>I<FAILURES>B<:>I<rows>B<:>I<threshold>B<:>I<window length>B<:>I<rra num>
179
180 =back
181
182 These B<RRAs> differ from the true consolidation functions in several ways.
183 First, each of the B<RRA>s is updated once for every primary data point.
184 Second, these B<RRAs> are interdependent. To generate real-time confidence
185 bounds, then a matched set of HWPREDICT, SEASONAL, DEVSEASONAL, and
186 DEVPREDICT must exist. Generating smoothed values of the primary data points
187 requires both a HWPREDICT B<RRA> and SEASONAL B<RRA>. Aberrant behavior
188 detection requires FAILURES, HWPREDICT, DEVSEASONAL, and SEASONAL.
189
190 The actual predicted, or smoothed, values are stored in the HWPREDICT
191 B<RRA>. The predicted deviations are store in DEVPREDICT (think a standard
192 deviation which can be scaled to yield a confidence band). The FAILURES
193 B<RRA> stores binary indicators. A 1 marks the indexed observation a
194 failure; that is, the number of confidence bounds violations in the
195 preceding window of observations met or exceeded a specified threshold. An
196 example of using these B<RRAs> to graph confidence bounds and failures
197 appears in L<rrdgraph>.
198
199 The SEASONAL and DEVSEASONAL B<RRAs> store the seasonal coefficients for the
200 Holt-Winters Forecasting algorithm and the seasonal deviations respectively.
201 There is one entry per observation time point in the seasonal cycle. For
202 example, if primary data points are generated every five minutes, and the
203 seasonal cycle is 1 day, both SEASONAL and DEVSEASONAL with have 288 rows.
204
205 In order to simplify the creation for the novice user, in addition to
206 supporting explicit creation the HWPREDICT, SEASONAL, DEVPREDICT,
207 DEVSEASONAL, and FAILURES B<RRAs>, the B<rrdtool> create command supports
208 implicit creation of the other four when HWPREDICT is specified alone and
209 the final argument I<rra num> is omitted.
210
211 I<rows> specifies the length of the B<RRA> prior to wrap around. Remember
212 that there is a one-to-one correspondence between primary data points and
213 entries in these RRAs. For the HWPREDICT CF, I<rows> should be larger than
214 the I<seasonal period>. If the DEVPREDICT B<RRA> is implicity created, the
215 default number of rows is the same as the HWPREDICT I<rows> argument. If the
216 FAILURES B<RRA> is implicitly created, I<rows> will be set to the I<seasonal
217 period> argument of the HWPREDICT B<RRA>. Of course, the B<rrdtool>
218 I<resize> command is available if these defaults are not sufficient and the
219 create wishes to avoid explicit creations of the other specialized function
220 B<RRAs>.
221
222 I<seasonal period> specifies the number of primary data points in a seasonal
223 cycle. If SEASONAL and DEVSEASONAL are implicitly created, this argument for
224 those B<RRAs> is set automatically to the value specified by HWPREDICT. If
225 they are explicity created, the creator should verify that all three
226 I<seasonal period> arguments agree.
227
228 I<alpha> is the adaptation parameter of the intercept (or baseline)
229 coefficient in the Holt-Winters Forecasting algorithm. See L<rrdtool> for a
230 description of this algorithm. I<alpha> must lie between 0 and 1. A value
231 closer to 1 means that more recent observations carry greater weight in
232 predicting the baseline component of the forecast. A value closer to 0 mean
233 that past history carries greater weight in predicted the baseline
234 component.
235
236 I<beta> is the adaption parameter of the slope (or linear trend) coefficient
237 in the Holt-Winters Forecating algorihtm. I<beta> must lie between 0 and 1
238 and plays the same role as I<alpha> with respect to the predicted linear
239 trend.
240
241 I<gamma> is the adaption parameter of the seasonal coefficients in the
242 Holt-Winters Forecasting algorithm (HWPREDICT) or the adaption parameter in
243 the exponential smoothing update of the seasonal deviations. It must lie
244 between 0 and 1. If the SEASONAL and DEVSEASONAL B<RRAs> are created
245 implicitly, they will both have the same value for I<gamma>: the value
246 specified for the HWPREDICT I<alpha> argument. Note that because there is
247 one seasonal coefficient (or deviation) for each time point during the
248 seasonal cycle, the adaption rate is much slower than the baseline. Each
249 seasonal coefficient is only updated (or adapts) when the observed value
250 occurs at the offset in the seasonal cycle corresponding to that
251 coefficient.
252
253 If SEASONAL and DEVSEASONAL B<RRAs> are created explicity, I<gamma> need not
254 be the same for both. Note that I<gamma> can also be changed via the
255 B<rrdtool> I<tune> command.
256
257 I<rra num> provides the links between related B<RRAs>. If HWPREDICT is
258 specified alone and the other B<RRAs> created implicitly, then there is no
259 need to worry about this argument. If B<RRAs> are created explicitly, then
260 pay careful attention to this argument. For each B<RRA> which includes this
261 argument, there is a dependency between that B<RRA> and another B<RRA>. The
262 I<rra num> argument is the 1-based index in the order of B<RRA> creation
263 (that is, the order they appear in the I<create> command). The dependent
264 B<RRA> for each B<RRA> requiring the I<rra num> argument is listed here:
265
266 =over 4
267
268 =item *
269
270 HWPREDICT I<rra num> is the index of the SEASONAL B<RRA>.
271
272 =item * 
273
274 SEASONAL I<rra num> is the index of the HWPREDICT B<RRA>.
275
276 =item * 
277
278 DEVPREDICT I<rra num> is the index of the DEVSEASONAL B<RRA>.
279
280 =item *
281
282 DEVSEASONAL I<rra num> is the index of the HWPREDICT B<RRA>.
283
284 =item * 
285
286 FAILURES I<rra num> is the index of the DEVSEASONAL B<RRA>.
287
288 =back
289
290 I<threshold> is the minimum number of violations (observed values outside
291 the confidence bounds) within a window that constitutes a failure. If the
292 FAILURES B<RRA> is implicitly created, the default value is 7.
293
294 I<window length> is the number of time points in the window. Specify an
295 integer greater than or equal to the threshold and less than or equal to 28.
296 The time interval this window represents depends on the interval between
297 primary data points. If the FAILURES B<RRA> is implicity created, the
298 default value is 9.
299
300 =head1 The HEARTBEAT and the STEP
301
302 Here is an explanation by Don Baarda on the inner workings of rrdtool.
303 It may help you to sort out why all this *UNKNOWN* data is popping
304 up in your databases:
305
306 RRD gets fed samples at arbitrary times. From these it builds Primary
307 Data Points (PDPs) at exact times every "step" interval. The PDPs are
308 then accumulated into RRAs.
309
310 The "heartbeat" defines the maximum acceptable interval between
311 samples. If the interval between samples is less than "heartbeat",
312 then an average rate is calculated and applied for that interval. If
313 the interval between samples is longer than "heartbeat", then that
314 entire interval is considered "unknown". Note that there are other
315 things that can make a sample interval "unknown", such as the rate
316 exceeding limits, or even an "unknown" input sample.
317
318 The known rates during a PDP's "step" interval are used to calculate
319 an average rate for that PDP. Also, if the total "unknown" time during
320 the "step" interval exceeds the "heartbeat", the entire PDP is marked
321 as "unknown". This means that a mixture of known and "unknown" sample
322 time in a single PDP "step" may or may not add up to enough "unknown"
323 time to exceed "heartbeat" and hence mark the whole PDP "unknown". So
324 "heartbeat" is not only the maximum acceptable interval between
325 samples, but also the maximum acceptable amount of "unknown" time per
326 PDP (obviously this is only significant if you have "heartbeat" less
327 than "step").
328
329 The "heartbeat" can be short (unusual) or long (typical) relative to
330 the "step" interval between PDPs. A short "heartbeat" means you
331 require multiple samples per PDP, and if you don't get them mark the
332 PDP unknown. A long heartbeat can span multiple "steps", which means
333 it is acceptable to have multiple PDPs calculated from a single
334 sample. An extreme example of this might be a "step" of 5mins and a
335 "heartbeat" of one day, in which case a single sample every day will
336 result in all the PDPs for that entire day period being set to the
337 same average rate. I<-- Don Baarda E<lt>don.baarda@baesystems.comE<gt>>
338
339
340 =head1 HOW TO MEASURE
341
342 Here are a few hints on how to measure:
343
344 =over
345
346
347 =item Temperature
348
349 Normally you have some type of meter you can read to get the temperature.
350 The temperature is not realy connected with a time. The only connection is
351 that the temperature reading happened at a certain time. You can use the
352 B<GAUGE> data source type for this. RRRtool will the record your reading
353 together with the time.
354
355 =item Mail Messages
356
357 Assume you have a methode to count the number of messages transported by
358 your mailserver in a certain amount of time, this give you data like '5
359 messages in the last 65 seconds'. If you look at the count of 5 like and
360 B<ABSOLUTE> datatype you can simply update the rrd with the number 5 and the
361 end time of your monitoring period. RRDtool will then record the number of
362 messages per second. If at some later stage you want to know the number of
363 messages transported in a day, you can get the average messages per second
364 from RRDtool for the day in question and multiply this number with the
365 number of seconds in a day. Because all math is run with Doubles, the
366 precision should be acceptable.
367
368 =item It's always a Rate
369
370 RRDtool stores rates in amount/second for COUNTER, DERIVE and ABSOLUTE data.
371 When you plot the data, you will get on the y axis amount/second which you
372 might be tempted to convert to absolute amount volume by multiplying by the
373 delta-time between the points. RRDtool plots continuous data, and as such is
374 not appropriate for plotting absolute volumes as for example "total bytes"
375 sent and received in a router. What you probably want is plot rates that you
376 can scale to for example bytes/hour or plot volumes with another tool that
377 draws bar-plots, where the delta-time is clear on the plot for each point
378 (such that when you read the graph you see for example GB on the y axis,
379 days on the x axis and one bar for each day).
380
381 =back
382
383
384 =head1 EXAMPLE
385
386 C<rrdtool create temperature.rrd --step 300 DS:temp:GAUGE:600:-273:5000
387 RRA:AVERAGE:0.5:1:1200 RRA:MIN:0.5:12:2400 RRA:MAX:0.5:12:2400
388 RRA:AVERAGE:0.5:12:2400>
389
390 This sets up an B<RRD> called F<temperature.rrd> which accepts one
391 temperature value every 300 seconds. If no new data is supplied for
392 more than 600 seconds, the temperature becomes I<*UNKNOWN*>.  The
393 minimum acceptable value is -273 and the maximum is 5000.
394
395 A few archives areas are also defined. The first stores the
396 temperatures supplied for 100 hours (1200 * 300 seconds = 100
397 hours). The second RRA stores the minimum temperature recorded over
398 every hour (12 * 300 seconds = 1 hour), for 100 days (2400 hours). The
399 third and the fourth RRA's do the same with the for the maximum and
400 average temperature, respectively.
401
402 =head1 EXAMPLE 2
403
404 C<rrdtool create monitor.rrd --step 300 
405 DS:ifOutOctets:COUNTER:1800:0:4294967295
406 RRA:AVERAGE:0.5:1:2016
407 RRA:HWPREDICT:1440:0.1:0.0035:288>
408
409 This example is a monitor of a router interface. The first B<RRA> tracks the
410 traffic flow in octects; the second B<RRA> generates the specialized
411 functions B<RRAs> for aberrant behavior detection. Note that the I<rra num>
412 argument of HWPREDICT is missing, so the other B<RRAs> will be implicitly be
413 created with default parameter values. In this example, the forecasting
414 algorithm baseline adapts quickly; in fact the most recent one hour of
415 observations (each at 5 minute intervals) account for 75% of the baseline
416 prediction. The linear trend forecast adapts much more slowly. Observations
417 made in during the last day (at 288 observations per day) account for only
418 65% of the predicted linear trend. Note: these computations rely on an
419 exponential smoothing formula described in a forthcoming LISA 2000 paper.
420
421 The seasonal cycle is one day (288 data points at 300 second intervals), and
422 the seasonal adaption paramter will be set to 0.1. The RRD file will store 5
423 days (1440 data points) of forecasts and deviation predictions before wrap
424 around. The file will store 1 day (a seasonal cycle) of 0-1 indicators in
425 the FAILURES B<RRA>.
426
427 The same RRD file and B<RRAs> are created with the following command, which explicitly
428 creates all specialized function B<RRAs>.
429
430 C<rrdtool create monitor.rrd --step 300 
431 DS:ifOutOctets:COUNTER:1800:0:4294967295
432 RRA:AVERAGE:0.5:1:2016
433 RRA:HWPREDICT:1440:0.1:0.0035:288:3
434 RRA:SEASONAL:288:0.1:2
435 RRA:DEVPREDICT:1440:5
436 RRA:DEVSEASONAL:288:0.1:2
437 RRA:FAILURES:288:7:9:5>
438
439 Of course, explicit creation need not replicate implicit create, a number of arguments 
440 could be changed.
441
442 =head1 AUTHOR
443
444 Tobias Oetiker E<lt>oetiker@ee.ethz.chE<gt>