misc fixes for better display
[rrdtool.git] / doc / rrdcreate.pod
1 =head1 NAME
2
3 rrdcreate - Set up a new Round Robin Database
4
5 =head1 SYNOPSIS
6
7 B<rrdtool> B<create> I<filename> 
8 S<[B<--start>|B<-b> I<start time>]> 
9 S<[B<--step>|B<-s> I<step>]> 
10 S<[B<DS:>I<ds-name>B<:>I<DST>B<:>I<dst arguments>]>
11 S<[B<RRA:>I<CF>B<:>I<cf arguments>]>
12
13 =head1 DESCRIPTION
14
15 The create function of the RRDtool lets you set up new
16 Round Robin Database (B<RRD>) files. 
17 The file is created at its final, full size and filled
18 with I<*UNKNOWN*> data.
19
20 =over 8
21
22 =item I<filename>
23
24 The name of the B<RRD> you want to create. B<RRD> files should end
25 with the extension F<.rrd>. However, B<RRDtool> will accept any
26 filename.
27
28 =item B<--start>|B<-b> I<start time> (default: now - 10s)
29
30 Specifies the time in seconds since 1970-01-01 UTC when the first
31 value should be added to the B<RRD>. B<RRDtool> will not accept
32 any data timed before or at the time specified.
33
34 See also AT-STYLE TIME SPECIFICATION section in the
35 I<rrdfetch> documentation for more ways to specify time.
36
37 =item B<--step>|B<-s> I<step> (default: 300 seconds)
38
39 Specifies the base interval in seconds with which data will be fed
40 into the B<RRD>.
41
42 =item B<DS:>I<ds-name>B<:>I<DST>B<:>I<dst arguments>
43
44 A single B<RRD> can accept input from several data sources (B<DS>).
45 (e.g. Incoming and Outgoing traffic on a specific communication
46 line). With the B<DS> configuration option you must define some basic
47 properties of each data source you want to use to feed the B<RRD>.
48
49 I<ds-name> is the name you will use to reference this particular data
50 source from an B<RRD>. A I<ds-name> must be 1 to 19 characters long in
51 the characters [a-zA-Z0-9_].
52
53 I<DST> defines the Data Source Type. The remaining arguments of a
54 data source entry depend upon the data source type. For GAUGE, COUNTER,
55 DERIVE, and ABSOLUTE the format for a data source entry is:
56
57 B<DS:>I<ds-name>B<:>I<GAUGE | COUNTER | DERIVE | ABSOLUTE>B<:>I<heartbeat>B<:>I<min>B<:>I<max>
58
59 For COMPUTE data sources, the format is:
60
61 B<DS:>I<ds-name>B<:>I<COMPUTE>B<:>I<rpn-expression>
62
63 To decide on a data source type, review the definitions that follow. 
64 Consult the section on "HOW TO MEASURE" for further insight.
65
66 =over 4
67
68 =item B<GAUGE> 
69
70 is for things like temperatures or number of people in a
71 room or value of a RedHat share.
72
73 =item B<COUNTER>
74
75 is for continuous incrementing counters like the
76 ifInOctets counter in a router. The B<COUNTER> data source assumes that
77 the counter never decreases, except when a counter overflows.  The update
78 function takes the overflow into account.  The counter is stored as a
79 per-second rate. When the counter overflows, RRDtool checks if the overflow happened at
80 the 32bit or 64bit border and acts accordingly by adding an appropriate value to the result.
81
82 =item B<DERIVE>
83
84 will store the derivative of the line going from the last to the
85 current value of the data source. This can be useful for gauges, for
86 example, to measure the rate of people entering or leaving a
87 room. Internally, derive works exactly like COUNTER but without
88 overflow checks. So if your counter does not reset at 32 or 64 bit you
89 might want to use DERIVE and combine it with a MIN value of 0.
90
91 =over
92
93 =item NOTE on COUNTER vs DERIVE
94
95 by Don Baarda E<lt>don.baarda@baesystems.comE<gt>
96
97 If you cannot tolerate ever mistaking the occasional counter reset for a
98 legitimate counter wrap, and would prefer "Unknowns" for all legitimate
99 counter wraps and resets, always use DERIVE with min=0. Otherwise, using
100 COUNTER with a suitable max will return correct values for all legitimate
101 counter wraps, mark some counter resets as "Unknown", but can mistake some
102 counter resets for a legitimate counter wrap.
103
104 For a 5 minute step and 32-bit counter, the probability of mistaking a
105 counter reset for a legitimate wrap is arguably about 0.8% per 1Mbps of
106 maximum bandwidth. Note that this equates to 80% for 100Mbps interfaces, so
107 for high bandwidth interfaces and a 32bit counter, DERIVE with min=0 is
108 probably preferable. If you are using a 64bit counter, just about any max
109 setting will eliminate the possibility of mistaking a reset for a counter
110 wrap.
111
112 =back
113
114 =item B<ABSOLUTE> 
115
116 is for counters which get reset upon reading. This is used for fast counters
117 which tend to overflow. So instead of reading them normally you reset them
118 after every read to make sure you have a maximal time available before the
119 next overflow. Another usage is for things you count like number of messages
120 since the last update.
121
122 =item B<COMPUTE>
123
124 is for storing the result of a formula applied to other data sources in
125 the B<RRD>. This data source is not supplied a value on update, but rather
126 its Primary Data Points (PDPs) are computed from the PDPs of the data sources
127 according to the rpn-expression that defines the formula. Consolidation 
128 functions are then applied normally to the PDPs of the COMPUTE data source
129 (that is the rpn-expression is only applied to generate PDPs). In database
130 software, these are referred to as "virtual" or "computed" columns.
131
132 =back
133
134 I<heartbeat> defines the maximum number of seconds that may pass
135 between two updates of this data source before the value of the 
136 data source is assumed to be I<*UNKNOWN*>.
137
138 I<min> and I<max> are optional entries defining the expected range of
139 the data supplied by this data source. If I<min> and/or I<max> are
140 defined, any value outside the defined range will be regarded as
141 I<*UNKNOWN*>. If you do not know or care about min and max, set them
142 to U for unknown. Note that min and max always refer to the processed values
143 of the DS. For a traffic-B<COUNTER> type DS this would be the max and min
144 data-rate expected from the device.
145
146 I<If information on minimal/maximal expected values is available,
147 always set the min and/or max properties. This will help RRDtool in
148 doing a simple sanity check on the data supplied when running update.>
149
150 I<rpn-expression> defines the formula used to compute the PDPs of a COMPUTE
151 data source from other data sources in the same <RRD>. It is similar to defining
152 a B<CDEF> argument for the graph command. Please refer to that manual page
153 for a list and description of RPN operations supported. For
154 COMPUTE data sources, the following RPN operations are not supported: COUNT, PREV,
155 TIME, and LTIME. In addition, in defining the RPN expression, the COMPUTE
156 data source may only refer to the names of data source listed previously
157 in the create command. This is similar to the restriction that B<CDEF>s must
158 refer only to B<DEF>s and B<CDEF>s previously defined in the same graph command.
159
160 =item B<RRA:>I<CF>B<:>I<cf arguments>
161
162
163 The purpose of an B<RRD> is to store data in the round robin archives
164 (B<RRA>). An archive consists of a number of data values or statistics for 
165 each of the defined data-sources (B<DS>) and is defined with an B<RRA> line.
166
167 When data is entered into an B<RRD>, it is first fit into time slots of
168 the length defined with the B<-s> option becoming a I<primary data point>.
169
170 The data is also processed with the consolidation function (I<CF>)
171 of the archive. There are several consolidation functions that consolidate
172 primary data points via an aggregate function: B<AVERAGE>, B<MIN>, B<MAX>, B<LAST>.
173 The format of B<RRA> line for these consolidation functions is:
174
175 B<RRA:>I<AVERAGE | MIN | MAX | LAST>B<:>I<xff>B<:>I<steps>B<:>I<rows>
176
177 I<xff> The xfiles factor defines what part of a consolidation interval may
178 be made up from I<*UNKNOWN*> data while the consolidated value is still
179 regarded as known.
180
181 I<steps> defines how many of these I<primary data points> are used to build
182 a I<consolidated data point> which then goes into the archive.
183
184 I<rows> defines how many generations of data values are kept in an B<RRA>.
185
186 =back
187
188 =head1 Aberrant Behavior Detection with Holt-Winters Forecasting
189
190 In addition to the aggregate functions, there are a set of specialized
191 functions that enable B<RRDtool> to provide data smoothing (via the
192 Holt-Winters forecasting algorithm), confidence bands, and the flagging
193 aberrant behavior in the data source time series:
194
195 =over
196
197 =item *
198
199 B<RRA:>I<HWPREDICT>B<:>I<rows>B<:>I<alpha>B<:>I<beta>B<:>I<seasonal period>B<:>I<rra-num>
200
201 =item *
202
203 B<RRA:>I<SEASONAL>B<:>I<seasonal period>B<:>I<gamma>B<:>I<rra-num>
204
205 =item *
206
207 B<RRA:>I<DEVSEASONAL>B<:>I<seasonal period>B<:>I<gamma>B<:>I<rra-num>
208
209 =item *
210
211 B<RRA:>I<DEVPREDICT>B<:>I<rows>B<:>I<rra-num>
212
213 =item *
214
215 B<RRA:>I<FAILURES>B<:>I<rows>B<:>I<threshold>B<:>I<window length>B<:>I<rra-num>
216
217 =back
218
219 These B<RRAs> differ from the true consolidation functions in several ways.
220 First, each of the B<RRA>s is updated once for every primary data point.
221 Second, these B<RRAs> are interdependent. To generate real-time confidence
222 bounds, then a matched set of HWPREDICT, SEASONAL, DEVSEASONAL, and
223 DEVPREDICT must exist. Generating smoothed values of the primary data points
224 requires both a HWPREDICT B<RRA> and SEASONAL B<RRA>. Aberrant behavior
225 detection requires FAILURES, HWPREDICT, DEVSEASONAL, and SEASONAL.
226
227 The actual predicted, or smoothed, values are stored in the HWPREDICT
228 B<RRA>. The predicted deviations are store in DEVPREDICT (think a standard
229 deviation which can be scaled to yield a confidence band). The FAILURES
230 B<RRA> stores binary indicators. A 1 marks the indexed observation a
231 failure; that is, the number of confidence bounds violations in the
232 preceding window of observations met or exceeded a specified threshold. An
233 example of using these B<RRAs> to graph confidence bounds and failures
234 appears in L<rrdgraph>.
235
236 The SEASONAL and DEVSEASONAL B<RRAs> store the seasonal coefficients for the
237 Holt-Winters forecasting algorithm and the seasonal deviations respectively.
238 There is one entry per observation time point in the seasonal cycle. For
239 example, if primary data points are generated every five minutes, and the
240 seasonal cycle is 1 day, both SEASONAL and DEVSEASONAL with have 288 rows.
241
242 In order to simplify the creation for the novice user, in addition to
243 supporting explicit creation the HWPREDICT, SEASONAL, DEVPREDICT,
244 DEVSEASONAL, and FAILURES B<RRAs>, the B<RRDtool> create command supports
245 implicit creation of the other four when HWPREDICT is specified alone and
246 the final argument I<rra-num> is omitted.
247
248 I<rows> specifies the length of the B<RRA> prior to wrap around. Remember
249 that there is a one-to-one correspondence between primary data points and
250 entries in these RRAs. For the HWPREDICT CF, I<rows> should be larger than
251 the I<seasonal period>. If the DEVPREDICT B<RRA> is implicitly created, the
252 default number of rows is the same as the HWPREDICT I<rows> argument. If the
253 FAILURES B<RRA> is implicitly created, I<rows> will be set to the I<seasonal
254 period> argument of the HWPREDICT B<RRA>. Of course, the B<RRDtool>
255 I<resize> command is available if these defaults are not sufficient and the
256 create wishes to avoid explicit creations of the other specialized function
257 B<RRAs>.
258
259 I<seasonal period> specifies the number of primary data points in a seasonal
260 cycle. If SEASONAL and DEVSEASONAL are implicitly created, this argument for
261 those B<RRAs> is set automatically to the value specified by HWPREDICT. If
262 they are explicitly created, the creator should verify that all three
263 I<seasonal period> arguments agree.
264
265 I<alpha> is the adaption parameter of the intercept (or baseline)
266 coefficient in the Holt-Winters forecasting algorithm. See L<rrdtool> for a
267 description of this algorithm. I<alpha> must lie between 0 and 1. A value
268 closer to 1 means that more recent observations carry greater weight in
269 predicting the baseline component of the forecast. A value closer to 0 mean
270 that past history carries greater weight in predicted the baseline
271 component.
272
273 I<beta> is the adaption parameter of the slope (or linear trend) coefficient
274 in the Holt-Winters forecasting algorithm. I<beta> must lie between 0 and 1
275 and plays the same role as I<alpha> with respect to the predicted linear
276 trend.
277
278 I<gamma> is the adaption parameter of the seasonal coefficients in the
279 Holt-Winters forecasting algorithm (HWPREDICT) or the adaption parameter in
280 the exponential smoothing update of the seasonal deviations. It must lie
281 between 0 and 1. If the SEASONAL and DEVSEASONAL B<RRAs> are created
282 implicitly, they will both have the same value for I<gamma>: the value
283 specified for the HWPREDICT I<alpha> argument. Note that because there is
284 one seasonal coefficient (or deviation) for each time point during the
285 seasonal cycle, the adaptation rate is much slower than the baseline. Each
286 seasonal coefficient is only updated (or adapts) when the observed value
287 occurs at the offset in the seasonal cycle corresponding to that
288 coefficient.
289
290 If SEASONAL and DEVSEASONAL B<RRAs> are created explicitly, I<gamma> need not
291 be the same for both. Note that I<gamma> can also be changed via the
292 B<RRDtool> I<tune> command.
293
294 I<rra-num> provides the links between related B<RRAs>. If HWPREDICT is
295 specified alone and the other B<RRAs> created implicitly, then there is no
296 need to worry about this argument. If B<RRAs> are created explicitly, then
297 pay careful attention to this argument. For each B<RRA> which includes this
298 argument, there is a dependency between that B<RRA> and another B<RRA>. The
299 I<rra-num> argument is the 1-based index in the order of B<RRA> creation
300 (that is, the order they appear in the I<create> command). The dependent
301 B<RRA> for each B<RRA> requiring the I<rra-num> argument is listed here:
302
303 =over
304
305 =item *
306
307 HWPREDICT I<rra-num> is the index of the SEASONAL B<RRA>.
308
309 =item * 
310
311 SEASONAL I<rra-num> is the index of the HWPREDICT B<RRA>.
312
313 =item * 
314
315 DEVPREDICT I<rra-num> is the index of the DEVSEASONAL B<RRA>.
316
317 =item *
318
319 DEVSEASONAL I<rra-num> is the index of the HWPREDICT B<RRA>.
320
321 =item * 
322
323 FAILURES I<rra-num> is the index of the DEVSEASONAL B<RRA>.
324
325 =back
326
327 I<threshold> is the minimum number of violations (observed values outside
328 the confidence bounds) within a window that constitutes a failure. If the
329 FAILURES B<RRA> is implicitly created, the default value is 7.
330
331 I<window length> is the number of time points in the window. Specify an
332 integer greater than or equal to the threshold and less than or equal to 28.
333 The time interval this window represents depends on the interval between
334 primary data points. If the FAILURES B<RRA> is implicitly created, the
335 default value is 9.
336
337 =head1 The HEARTBEAT and the STEP
338
339 Here is an explanation by Don Baarda on the inner workings of RRDtool.
340 It may help you to sort out why all this *UNKNOWN* data is popping
341 up in your databases:
342
343 RRDtool gets fed samples at arbitrary times. From these it builds Primary
344 Data Points (PDPs) at exact times every "step" interval. The PDPs are
345 then accumulated into RRAs.
346
347 The "heartbeat" defines the maximum acceptable interval between
348 samples. If the interval between samples is less than "heartbeat",
349 then an average rate is calculated and applied for that interval. If
350 the interval between samples is longer than "heartbeat", then that
351 entire interval is considered "unknown". Note that there are other
352 things that can make a sample interval "unknown", such as the rate
353 exceeding limits, or even an "unknown" input sample.
354
355 The known rates during a PDP's "step" interval are used to calculate
356 an average rate for that PDP. Also, if the total "unknown" time during
357 the "step" interval exceeds the "heartbeat", the entire PDP is marked
358 as "unknown". This means that a mixture of known and "unknown" sample
359 time in a single PDP "step" may or may not add up to enough "unknown"
360 time to exceed "heartbeat" and hence mark the whole PDP "unknown". So
361 "heartbeat" is not only the maximum acceptable interval between
362 samples, but also the maximum acceptable amount of "unknown" time per
363 PDP (obviously this is only significant if you have "heartbeat" less
364 than "step").
365
366 The "heartbeat" can be short (unusual) or long (typical) relative to
367 the "step" interval between PDPs. A short "heartbeat" means you
368 require multiple samples per PDP, and if you don't get them mark the
369 PDP unknown. A long heartbeat can span multiple "steps", which means
370 it is acceptable to have multiple PDPs calculated from a single
371 sample. An extreme example of this might be a "step" of 5 minutes and a
372 "heartbeat" of one day, in which case a single sample every day will
373 result in all the PDPs for that entire day period being set to the
374 same average rate. I<-- Don Baarda E<lt>don.baarda@baesystems.comE<gt>>
375
376
377 =head1 HOW TO MEASURE
378
379 Here are a few hints on how to measure:
380
381 =over
382
383
384 =item Temperature
385
386 Normally you have some type of meter you can read to get the temperature.
387 The temperature is not really connected with a time. The only connection is
388 that the temperature reading happened at a certain time. You can use the
389 B<GAUGE> data source type for this. RRDtool will the record your reading
390 together with the time.
391
392 =item Mail Messages
393
394 Assume you have a method to count the number of messages transported by
395 your mailserver in a certain amount of time, this give you data like '5
396 messages in the last 65 seconds'. If you look at the count of 5 like and
397 B<ABSOLUTE> data type you can simply update the RRD with the number 5 and the
398 end time of your monitoring period. RRDtool will then record the number of
399 messages per second. If at some later stage you want to know the number of
400 messages transported in a day, you can get the average messages per second
401 from RRDtool for the day in question and multiply this number with the
402 number of seconds in a day. Because all math is run with Doubles, the
403 precision should be acceptable.
404
405 =item It's always a Rate
406
407 RRDtool stores rates in amount/second for COUNTER, DERIVE and ABSOLUTE data.
408 When you plot the data, you will get on the y axis amount/second which you
409 might be tempted to convert to absolute amount volume by multiplying by the
410 delta-time between the points. RRDtool plots continuous data, and as such is
411 not appropriate for plotting absolute volumes as for example "total bytes"
412 sent and received in a router. What you probably want is plot rates that you
413 can scale to for example bytes/hour or plot volumes with another tool that
414 draws bar-plots, where the delta-time is clear on the plot for each point
415 (such that when you read the graph you see for example GB on the y axis,
416 days on the x axis and one bar for each day).
417
418 =back
419
420
421 =head1 EXAMPLE
422
423  rrdtool create temperature.rrd --step 300 \
424   DS:temp:GAUGE:600:-273:5000 \
425   RRA:AVERAGE:0.5:1:1200 \
426   RRA:MIN:0.5:12:2400 \
427   RRA:MAX:0.5:12:2400 \
428   RRA:AVERAGE:0.5:12:2400
429
430 This sets up an B<RRD> called F<temperature.rrd> which accepts one
431 temperature value every 300 seconds. If no new data is supplied for
432 more than 600 seconds, the temperature becomes I<*UNKNOWN*>.  The
433 minimum acceptable value is -273 and the maximum is 5000.
434
435 A few archives areas are also defined. The first stores the
436 temperatures supplied for 100 hours (1200 * 300 seconds = 100
437 hours). The second RRA stores the minimum temperature recorded over
438 every hour (12 * 300 seconds = 1 hour), for 100 days (2400 hours). The
439 third and the fourth RRA's do the same for the maximum and
440 average temperature, respectively.
441
442 =head1 EXAMPLE 2
443
444  rrdtool create monitor.rrd --step 300        \ 
445    DS:ifOutOctets:COUNTER:1800:0:4294967295   \ 
446    RRA:AVERAGE:0.5:1:2016                     \
447    RRA:HWPREDICT:1440:0.1:0.0035:288 
448
449 This example is a monitor of a router interface. The first B<RRA> tracks the
450 traffic flow in octets; the second B<RRA> generates the specialized
451 functions B<RRAs> for aberrant behavior detection. Note that the I<rra-num>
452 argument of HWPREDICT is missing, so the other B<RRAs> will be implicitly be
453 created with default parameter values. In this example, the forecasting
454 algorithm baseline adapts quickly; in fact the most recent one hour of
455 observations (each at 5 minute intervals) account for 75% of the baseline
456 prediction. The linear trend forecast adapts much more slowly. Observations
457 made in during the last day (at 288 observations per day) account for only
458 65% of the predicted linear trend. Note: these computations rely on an
459 exponential smoothing formula described in a forthcoming LISA 2000 paper.
460
461 The seasonal cycle is one day (288 data points at 300 second intervals), and
462 the seasonal adaption parameter will be set to 0.1. The RRD file will store 5
463 days (1440 data points) of forecasts and deviation predictions before wrap
464 around. The file will store 1 day (a seasonal cycle) of 0-1 indicators in
465 the FAILURES B<RRA>.
466
467 The same RRD file and B<RRAs> are created with the following command, which explicitly
468 creates all specialized function B<RRAs>.
469
470  rrdtool create monitor.rrd --step 300 \ 
471    DS:ifOutOctets:COUNTER:1800:0:4294967295 \ 
472    RRA:AVERAGE:0.5:1:2016 \ 
473    RRA:HWPREDICT:1440:0.1:0.0035:288:3 \ 
474    RRA:SEASONAL:288:0.1:2 \ 
475    RRA:DEVPREDICT:1440:5 \ 
476    RRA:DEVSEASONAL:288:0.1:2 \ 
477    RRA:FAILURES:288:7:9:5 
478
479 Of course, explicit creation need not replicate implicit create, a number of arguments 
480 could be changed.
481
482 =head1 EXAMPLE 3
483
484  rrdtool create proxy.rrd --step 300 \ 
485    DS:Total:DERIVE:1800:0:U  \ 
486    DS:Duration:DERIVE:1800:0:U  \ 
487    DS:AvgReqDur:COMPUTE:Duration,Requests,0,EQ,1,Requests,IF,/ \ 
488    RRA:AVERAGE:0.5:1:2016 
489
490 This example is monitoring the average request duration during each 300 sec 
491 interval for requests processed by a web proxy during the interval.
492 In this case, the proxy exposes two counters, the number of requests
493 processed since boot and the total cumulative duration of all processed
494 requests. Clearly these counters both have some rollover point, but using the
495 DERIVE data source also handles the reset that occurs when the web proxy is
496 stopped and restarted.
497
498 In the B<RRD>, the first data source stores the requests per second rate
499 during the interval. The second data source stores the total duration of all
500 requests processed during the interval divided by 300. The COMPUTE data source
501 divides each PDP of the AccumDuration by the corresponding PDP of
502 TotalRequests and stores the average request duration. The remainder of the
503 RPN expression handles the divide by zero case.
504
505 =head1 AUTHOR
506
507 Tobias Oetiker E<lt>oetiker@ee.ethz.chE<gt>