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