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