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