more fixes by fritz
[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 RRDtool lets you set up new Round Robin
16 Database (B<RRD>) files.  The file is created at its final, full size
17 and filled with I<*UNKNOWN*> data.
18
19 =over 8
20
21 =item I<filename>
22
23 The name of the B<RRD> you want to create. B<RRD> files should end
24 with the extension F<.rrd>. However, B<RRDtool> will accept any
25 filename.
26
27 =item B<--start>|B<-b> I<start time> (default: now - 10s)
28
29 Specifies the time in seconds since 1970-01-01 UTC when the first
30 value should be added to the B<RRD>. B<RRDtool> will not accept
31 any data timed before or at the time specified.
32
33 See also AT-STYLE TIME SPECIFICATION section in the
34 I<rrdfetch> documentation for other ways to specify time.
35
36 =item B<--step>|B<-s> I<step> (default: 300 seconds)
37
38 Specifies the base interval in seconds with which data will be fed
39 into the B<RRD>.
40
41 =item B<DS:>I<ds-name>B<:>I<DST>B<:>I<dst arguments>
42
43 A single B<RRD> can accept input from several data sources (B<DS>),
44 for example incoming and outgoing traffic on a specific communication
45 line. With the B<DS> configuration option you must define some basic
46 properties of each data source you want to store in the B<RRD>.
47
48 I<ds-name> is the name you will use to reference this particular data
49 source from an B<RRD>. A I<ds-name> must be 1 to 19 characters long in
50 the characters [a-zA-Z0-9_].
51
52 I<DST> defines the Data Source Type. The remaining arguments of a
53 data source entry depend on the data source type. For GAUGE, COUNTER,
54 DERIVE, and ABSOLUTE the format for a data source entry is:
55
56 B<DS:>I<ds-name>B<:>I<GAUGE | COUNTER | DERIVE | ABSOLUTE>B<:>I<heartbeat>B<:>I<min>B<:>I<max>
57
58 For COMPUTE data sources, the format is:
59
60 B<DS:>I<ds-name>B<:>I<COMPUTE>B<:>I<rpn-expression>
61
62 In order to decide which data source type to use, review the
63 definitions that follow. Also consult the section on "HOW TO MEASURE"
64 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 room or the
71 value of a RedHat share.
72
73 =item B<COUNTER>
74
75 is for continuous incrementing counters like the ifInOctets counter in
76 a router. The B<COUNTER> data source assumes that the counter never
77 decreases, except when a counter overflows.  The update function takes
78 the overflow into account.  The counter is stored as a per-second
79 rate. When the counter overflows, RRDtool checks if the overflow
80 happened at the 32bit or 64bit border and acts accordingly by adding
81 an appropriate value to the result.
82
83 =item B<DERIVE>
84
85 will store the derivative of the line going from the last to the
86 current value of the data source. This can be useful for gauges, for
87 example, to measure the rate of people entering or leaving a
88 room. Internally, derive works exactly like COUNTER but without
89 overflow checks. So if your counter does not reset at 32 or 64 bit you
90 might want to use DERIVE and combine it with a MIN value of 0.
91
92 =over
93
94 =item NOTE on COUNTER vs DERIVE
95
96 by Don Baarda E<lt>don.baarda@baesystems.comE<gt>
97
98 If you cannot tolerate ever mistaking the occasional counter reset for a
99 legitimate counter wrap, and would prefer "Unknowns" for all legitimate
100 counter wraps and resets, always use DERIVE with min=0. Otherwise, using
101 COUNTER with a suitable max will return correct values for all legitimate
102 counter wraps, mark some counter resets as "Unknown", but can mistake some
103 counter resets for a legitimate counter wrap.
104
105 For a 5 minute step and 32-bit counter, the probability of mistaking a
106 counter reset for a legitimate wrap is arguably about 0.8% per 1Mbps of
107 maximum bandwidth. Note that this equates to 80% for 100Mbps interfaces, so
108 for high bandwidth interfaces and a 32bit counter, DERIVE with min=0 is
109 probably preferable. If you are using a 64bit counter, just about any max
110 setting will eliminate the possibility of mistaking a reset for a counter
111 wrap.
112
113 =back
114
115 =item B<ABSOLUTE> 
116
117 is for counters which get reset upon reading. This is used for fast counters
118 which tend to overflow. So instead of reading them normally you reset them
119 after every read to make sure you have a maximum time available before the
120 next overflow. Another usage is for things you count like number of messages
121 since the last update.
122
123 =item B<COMPUTE>
124
125 is for storing the result of a formula applied to other data sources
126 in the B<RRD>. This data source is not supplied a value on update, but
127 rather its Primary Data Points (PDPs) are computed from the PDPs of
128 the data sources according to the rpn-expression that defines the
129 formula. Consolidation functions are then applied normally to the PDPs
130 of the COMPUTE data source (that is the rpn-expression is only applied
131 to generate PDPs). In database software, such data sets are referred
132 to as "virtual" or "computed" columns.
133
134 =back
135
136 I<heartbeat> defines the maximum number of seconds that may pass
137 between two updates of this data source before the value of the 
138 data source is assumed to be I<*UNKNOWN*>.
139
140 I<min> and I<max> are optional entries defining the expected range of
141 the data supplied by this data source. If I<min> and/or I<max> are
142 defined, any value outside the defined range will be regarded as
143 I<*UNKNOWN*>. If you do not know or care about min and max, set them
144 to U for unknown. Note that min and max always refer to the processed
145 values of the DS. For a traffic-B<COUNTER> type DS this would be the
146 maximum and minimum data-rate expected from the device.
147
148 I<If information on minimal/maximal expected values is available,
149 always set the min and/or max properties. This will help RRDtool in
150 doing a simple sanity check on the data supplied when running update.>
151
152 I<rpn-expression> defines the formula used to compute the PDPs of a
153 COMPUTE data source from other data sources in the same <RRD>. It is
154 similar to defining a B<CDEF> argument for the graph command. Please
155 refer to that manual page for a list and description of RPN operations
156 supported. For COMPUTE data sources, the following RPN operations are
157 not supported: COUNT, PREV, TIME, and LTIME. In addition, in defining
158 the RPN expression, the COMPUTE data source may only refer to the
159 names of data source listed previously in the create command. This is
160 similar to the restriction that B<CDEF>s must refer only to B<DEF>s
161 and B<CDEF>s previously defined in the same graph command.
162
163 =item B<RRA:>I<CF>B<:>I<cf arguments>
164
165
166 The purpose of an B<RRD> is to store data in the round robin archives
167 (B<RRA>). An archive consists of a number of data values or statistics for 
168 each of the defined data-sources (B<DS>) and is defined with an B<RRA> line.
169
170 When data is entered into an B<RRD>, it is first fit into time slots
171 of the length defined with the B<-s> option, thus becoming a I<primary
172 data point>.
173
174 The data is also processed with the consolidation function (I<CF>) of
175 the archive. There are several consolidation functions that
176 consolidate primary data points via an aggregate function: B<AVERAGE>,
177 B<MIN>, B<MAX>, B<LAST>. The format of B<RRA> line for these
178 consolidation functions is:
179
180 B<RRA:>I<AVERAGE | MIN | MAX | LAST>B<:>I<xff>B<:>I<steps>B<:>I<rows>
181
182 I<xff> The xfiles factor defines what part of a consolidation interval may
183 be made up from I<*UNKNOWN*> data while the consolidated value is still
184 regarded as known.
185
186 I<steps> defines how many of these I<primary data points> are used to build
187 a I<consolidated data point> which then goes into the archive.
188
189 I<rows> defines how many generations of data values are kept in an B<RRA>.
190
191 =back
192
193 =head1 Aberrant Behavior Detection with Holt-Winters Forecasting
194
195 In addition to the aggregate functions, there are a set of specialized
196 functions that enable B<RRDtool> to provide data smoothing (via the
197 Holt-Winters forecasting algorithm), confidence bands, and the
198 flagging aberrant behavior in the data source time series:
199
200 =over
201
202 =item *
203
204 B<RRA:>I<HWPREDICT>B<:>I<rows>B<:>I<alpha>B<:>I<beta>B<:>I<seasonal period>B<:>I<rra-num>
205
206 =item *
207
208 B<RRA:>I<SEASONAL>B<:>I<seasonal period>B<:>I<gamma>B<:>I<rra-num>
209
210 =item *
211
212 B<RRA:>I<DEVSEASONAL>B<:>I<seasonal period>B<:>I<gamma>B<:>I<rra-num>
213
214 =item *
215
216 B<RRA:>I<DEVPREDICT>B<:>I<rows>B<:>I<rra-num>
217
218 =item *
219
220 B<RRA:>I<FAILURES>B<:>I<rows>B<:>I<threshold>B<:>I<window length>B<:>I<rra-num>
221
222 =back
223
224 These B<RRAs> differ from the true consolidation functions in several ways.
225 First, each of the B<RRA>s is updated once for every primary data point.
226 Second, these B<RRAs> are interdependent. To generate real-time confidence
227 bounds, a matched set of HWPREDICT, SEASONAL, DEVSEASONAL, and
228 DEVPREDICT must exist. Generating smoothed values of the primary data points
229 requires both a HWPREDICT B<RRA> and SEASONAL B<RRA>. Aberrant behavior
230 detection requires FAILURES, HWPREDICT, DEVSEASONAL, and SEASONAL.
231
232 The actual predicted, or smoothed, values are stored in the HWPREDICT
233 B<RRA>. The predicted deviations are stored in DEVPREDICT (think a standard
234 deviation which can be scaled to yield a confidence band). The FAILURES
235 B<RRA> stores binary indicators. A 1 marks the indexed observation as
236 failure; that is, the number of confidence bounds violations in the
237 preceding window of observations met or exceeded a specified threshold. An
238 example of using these B<RRAs> to graph confidence bounds and failures
239 appears in L<rrdgraph>.
240
241 The SEASONAL and DEVSEASONAL B<RRAs> store the seasonal coefficients for the
242 Holt-Winters forecasting algorithm and the seasonal deviations, respectively.
243 There is one entry per observation time point in the seasonal cycle. For
244 example, if primary data points are generated every five minutes and the
245 seasonal cycle is 1 day, both SEASONAL and DEVSEASONAL will have 288 rows.
246
247 In order to simplify the creation for the novice user, in addition to
248 supporting explicit creation of the HWPREDICT, SEASONAL, DEVPREDICT,
249 DEVSEASONAL, and FAILURES B<RRAs>, the B<RRDtool> create command supports
250 implicit creation of the other four when HWPREDICT is specified alone and
251 the final argument I<rra-num> is omitted.
252
253 I<rows> specifies the length of the B<RRA> prior to wrap around. Remember
254 that there is a one-to-one correspondence between primary data points and
255 entries in these RRAs. For the HWPREDICT CF, I<rows> should be larger than
256 the I<seasonal period>. If the DEVPREDICT B<RRA> is implicitly created, the
257 default number of rows is the same as the HWPREDICT I<rows> argument. If the
258 FAILURES B<RRA> is implicitly created, I<rows> will be set to the I<seasonal
259 period> argument of the HWPREDICT B<RRA>. Of course, the B<RRDtool>
260 I<resize> command is available if these defaults are not sufficient and the
261 creator wishes to avoid explicit creations of the other specialized function
262 B<RRAs>.
263
264 I<seasonal period> specifies the number of primary data points in a seasonal
265 cycle. If SEASONAL and DEVSEASONAL are implicitly created, this argument for
266 those B<RRAs> is set automatically to the value specified by HWPREDICT. If
267 they are explicitly created, the creator should verify that all three
268 I<seasonal period> arguments agree.
269
270 I<alpha> is the adaption parameter of the intercept (or baseline)
271 coefficient in the Holt-Winters forecasting algorithm. See L<rrdtool> for a
272 description of this algorithm. I<alpha> must lie between 0 and 1. A value
273 closer to 1 means that more recent observations carry greater weight in
274 predicting the baseline component of the forecast. A value closer to 0 means
275 that past history carries greater weight in predicting the baseline
276 component.
277
278 I<beta> is the adaption parameter of the slope (or linear trend) coefficient
279 in the Holt-Winters forecasting algorithm. I<beta> must lie between 0 and 1
280 and plays the same role as I<alpha> with respect to the predicted linear
281 trend.
282
283 I<gamma> is the adaption parameter of the seasonal coefficients in the
284 Holt-Winters forecasting algorithm (HWPREDICT) or the adaption parameter in
285 the exponential smoothing update of the seasonal deviations. It must lie
286 between 0 and 1. If the SEASONAL and DEVSEASONAL B<RRAs> are created
287 implicitly, they will both have the same value for I<gamma>: the value
288 specified for the HWPREDICT I<alpha> argument. Note that because there is
289 one seasonal coefficient (or deviation) for each time point during the
290 seasonal cycle, the adaptation rate is much slower than the baseline. Each
291 seasonal coefficient is only updated (or adapts) when the observed value
292 occurs at the offset in the seasonal cycle corresponding to that
293 coefficient.
294
295 If SEASONAL and DEVSEASONAL B<RRAs> are created explicitly, I<gamma> need not
296 be the same for both. Note that I<gamma> can also be changed via the
297 B<RRDtool> I<tune> command.
298
299 I<rra-num> provides the links between related B<RRAs>. If HWPREDICT is
300 specified alone and the other B<RRAs> are created implicitly, then
301 there is no need to worry about this argument. If B<RRAs> are created
302 explicitly, then carefully pay attention to this argument. For each
303 B<RRA> which includes this argument, there is a dependency between
304 that B<RRA> and another B<RRA>. The I<rra-num> argument is the 1-based
305 index in the order of B<RRA> creation (that is, the order they appear
306 in the I<create> command). The dependent B<RRA> for each B<RRA>
307 requiring the I<rra-num> argument is listed here:
308
309 =over
310
311 =item *
312
313 HWPREDICT I<rra-num> is the index of the SEASONAL B<RRA>.
314
315 =item * 
316
317 SEASONAL I<rra-num> is the index of the HWPREDICT B<RRA>.
318
319 =item * 
320
321 DEVPREDICT I<rra-num> is the index of the DEVSEASONAL B<RRA>.
322
323 =item *
324
325 DEVSEASONAL I<rra-num> is the index of the HWPREDICT B<RRA>.
326
327 =item * 
328
329 FAILURES I<rra-num> is the index of the DEVSEASONAL B<RRA>.
330
331 =back
332
333 I<threshold> is the minimum number of violations (observed values outside
334 the confidence bounds) within a window that constitutes a failure. If the
335 FAILURES B<RRA> is implicitly created, the default value is 7.
336
337 I<window length> is the number of time points in the window. Specify an
338 integer greater than or equal to the threshold and less than or equal to 28.
339 The time interval this window represents depends on the interval between
340 primary data points. If the FAILURES B<RRA> is implicitly created, the
341 default value is 9.
342
343 =head1 The HEARTBEAT and the STEP
344
345 Here is an explanation by Don Baarda on the inner workings of RRDtool.
346 It may help you to sort out why all this *UNKNOWN* data is popping
347 up in your databases:
348
349 RRDtool gets fed samples at arbitrary times. From these it builds Primary
350 Data Points (PDPs) at exact times on every "step" interval. The PDPs are
351 then accumulated into RRAs.
352
353 The "heartbeat" defines the maximum acceptable interval between
354 samples. If the interval between samples is less than "heartbeat",
355 then an average rate is calculated and applied for that interval. If
356 the interval between samples is longer than "heartbeat", then that
357 entire interval is considered "unknown". Note that there are other
358 things that can make a sample interval "unknown", such as the rate
359 exceeding limits, or even an "unknown" input sample.
360
361 The known rates during a PDP's "step" interval are used to calculate
362 an average rate for that PDP. Also, if the total "unknown" time during
363 the "step" interval exceeds the "heartbeat", the entire PDP is marked
364 as "unknown". This means that a mixture of known and "unknown" sample
365 times in a single PDP "step" may or may not add up to enough "unknown"
366 time to exceed "heartbeat" and hence mark the whole PDP "unknown". So
367 "heartbeat" is not only the maximum acceptable interval between
368 samples, but also the maximum acceptable amount of "unknown" time per
369 PDP (obviously this is only significant if you have "heartbeat" less
370 than "step").
371
372 The "heartbeat" can be short (unusual) or long (typical) relative to
373 the "step" interval between PDPs. A short "heartbeat" means you
374 require multiple samples per PDP, and if you don't get them mark the
375 PDP unknown. A long heartbeat can span multiple "steps", which means
376 it is acceptable to have multiple PDPs calculated from a single
377 sample. An extreme example of this might be a "step" of 5 minutes and a
378 "heartbeat" of one day, in which case a single sample every day will
379 result in all the PDPs for that entire day period being set to the
380 same average rate. I<-- Don Baarda E<lt>don.baarda@baesystems.comE<gt>>
381
382
383 =head1 HOW TO MEASURE
384
385 Here are a few hints on how to measure:
386
387 =over
388
389
390 =item Temperature
391
392 Usually you have some type of meter you can read to get the temperature.
393 The temperature is not really connected with a time. The only connection is
394 that the temperature reading happened at a certain time. You can use the
395 B<GAUGE> data source type for this. RRDtool will then record your reading
396 together with the time.
397
398 =item Mail Messages
399
400 Assume you have a method to count the number of messages transported by
401 your mailserver in a certain amount of time, giving you data like '5
402 messages in the last 65 seconds'. If you look at the count of 5 like an
403 B<ABSOLUTE> data type you can simply update the RRD with the number 5 and the
404 end time of your monitoring period. RRDtool will then record the number of
405 messages per second. If at some later stage you want to know the number of
406 messages transported in a day, you can get the average messages per second
407 from RRDtool for the day in question and multiply this number with the
408 number of seconds in a day. Because all math is run with Doubles, the
409 precision should be acceptable.
410
411 =item It's always a Rate
412
413 RRDtool stores rates in amount/second for COUNTER, DERIVE and ABSOLUTE
414 data.  When you plot the data, you will get on the y axis
415 amount/second which you might be tempted to convert to an absolute
416 amount by multiplying by the delta-time between the points. RRDtool
417 plots continuous data, and as such is not appropriate for plotting
418 absolute amounts as for example "total bytes" sent and received in a
419 router. What you probably want is plot rates that you can scale to
420 bytes/hour, for example, or plot absolute amounts with another tool
421 that draws bar-plots, where the delta-time is clear on the plot for
422 each point (such that when you read the graph you see for example GB
423 on the y axis, days on the x axis and one bar for each day).
424
425 =back
426
427
428 =head1 EXAMPLE
429
430  rrdtool create temperature.rrd --step 300 \
431   DS:temp:GAUGE:600:-273:5000 \
432   RRA:AVERAGE:0.5:1:1200 \
433   RRA:MIN:0.5:12:2400 \
434   RRA:MAX:0.5:12:2400 \
435   RRA:AVERAGE:0.5:12:2400
436
437 This sets up an B<RRD> called F<temperature.rrd> which accepts one
438 temperature value every 300 seconds. If no new data is supplied for
439 more than 600 seconds, the temperature becomes I<*UNKNOWN*>.  The
440 minimum acceptable value is -273 and the maximum is 5'000.
441
442 A few archive areas are also defined. The first stores the
443 temperatures supplied for 100 hours (1'200 * 300 seconds = 100
444 hours). The second RRA stores the minimum temperature recorded over
445 every hour (12 * 300 seconds = 1 hour), for 100 days (2'400 hours). The
446 third and the fourth RRA's do the same for the maximum and
447 average temperature, respectively.
448
449 =head1 EXAMPLE 2
450
451  rrdtool create monitor.rrd --step 300        \ 
452    DS:ifOutOctets:COUNTER:1800:0:4294967295   \ 
453    RRA:AVERAGE:0.5:1:2016                     \
454    RRA:HWPREDICT:1440:0.1:0.0035:288 
455
456 This example is a monitor of a router interface. The first B<RRA> tracks the
457 traffic flow in octets; the second B<RRA> generates the specialized
458 functions B<RRAs> for aberrant behavior detection. Note that the I<rra-num>
459 argument of HWPREDICT is missing, so the other B<RRAs> will implicitly be
460 created with default parameter values. In this example, the forecasting
461 algorithm baseline adapts quickly; in fact the most recent one hour of
462 observations (each at 5 minute intervals) accounts for 75% of the baseline
463 prediction. The linear trend forecast adapts much more slowly. Observations
464 made during the last day (at 288 observations per day) account for only
465 65% of the predicted linear trend. Note: these computations rely on an
466 exponential smoothing formula described in the LISA 2000 paper.
467
468 The seasonal cycle is one day (288 data points at 300 second intervals), and
469 the seasonal adaption parameter will be set to 0.1. The RRD file will store 5
470 days (1'440 data points) of forecasts and deviation predictions before wrap
471 around. The file will store 1 day (a seasonal cycle) of 0-1 indicators in
472 the FAILURES B<RRA>.
473
474 The same RRD file and B<RRAs> are created with the following command,
475 which explicitly creates all specialized function B<RRAs>.
476
477  rrdtool create monitor.rrd --step 300 \ 
478    DS:ifOutOctets:COUNTER:1800:0:4294967295 \ 
479    RRA:AVERAGE:0.5:1:2016 \ 
480    RRA:HWPREDICT:1440:0.1:0.0035:288:3 \ 
481    RRA:SEASONAL:288:0.1:2 \ 
482    RRA:DEVPREDICT:1440:5 \ 
483    RRA:DEVSEASONAL:288:0.1:2 \ 
484    RRA:FAILURES:288:7:9:5 
485
486 Of course, explicit creation need not replicate implicit create, a
487 number of arguments could be changed.
488
489 =head1 EXAMPLE 3
490
491  rrdtool create proxy.rrd --step 300 \ 
492    DS:Total:DERIVE:1800:0:U  \ 
493    DS:Duration:DERIVE:1800:0:U  \ 
494    DS:AvgReqDur:COMPUTE:Duration,Requests,0,EQ,1,Requests,IF,/ \ 
495    RRA:AVERAGE:0.5:1:2016 
496
497 This example is monitoring the average request duration during each 300 sec 
498 interval for requests processed by a web proxy during the interval.
499 In this case, the proxy exposes two counters, the number of requests
500 processed since boot and the total cumulative duration of all processed
501 requests. Clearly these counters both have some rollover point, but using the
502 DERIVE data source also handles the reset that occurs when the web proxy is
503 stopped and restarted.
504
505 In the B<RRD>, the first data source stores the requests per second rate
506 during the interval. The second data source stores the total duration of all
507 requests processed during the interval divided by 300. The COMPUTE data source
508 divides each PDP of the AccumDuration by the corresponding PDP of
509 TotalRequests and stores the average request duration. The remainder of the
510 RPN expression handles the divide by zero case.
511
512 =head1 AUTHOR
513
514 Tobias Oetiker E<lt>oetiker@ee.ethz.chE<gt>