[转载]RRDTool 中文手册-简易入门（一）

8月 18th, 2008 Posted in , , , < by Michael Field >

一、简介

RRDtool是由Tobias Oetiker 编写并由全球各地的许多人贡献的工具。本篇文档的作者是Alex van den Bogaerdt 主要是帮助你理解RRDtool是什么，它能够帮助你作些什么。 RRDtool的文档对于有些人来说过于技术化。本教程帮助你理解RRDtool的基本概念。它为你自学RRDtool的文档做好准备。本文档还重点介绍 了网络统计方面的知识。

1、RRDtool是什么东西？

RRDtool是指Round Robin Database 工具（环状数据库）。Round robin是一种处理定量数据、以及当前元素指针的技术。想象一个周边标有点的圆环－－这些点就是时间存储的位置。从圆心画一条到圆周的某个点的箭头－－ 这就是指针。就像我们在一个圆环上一样，没有起点和终点，你可以一直往下走下去。过来一段时间，所有可用的位置都会被用过，该循环过程会自动重用原来的位 置。这样，数据集不会增大，并且不需要维护。RRDtool处理RRD数据库。它用向RRD数据库存储数据、从RRD数据库中提取数据。

2、RRD中可以存放什么样的数据？

可以适合时间序列的数据。就是说你必须能够在时间的几个点上度量某些值，并提供这些信息给RRDtool。如果你能够做到这一点，RRDtool就能够存储它们。这些数值必须是数字，但是不一定要是整数，在与MRTG合用时。（下一节会给出更详细的介绍）。
下面的例子是关于SNMP的，SNMP是简单网络过来协议的缩写。简单是指协议简单－－并不表示管理或监视网络简单。读完本篇文档后，你应当能够对人们谈 论的SNMP的东西有更多的理解。现在，只要知道SNMP可以用来查询设备中保持的计数器的值就可以了。我们要存放到RRD数据库中的正是这些计数器中的 数值。

3、RRDtool可以用来干什么？

RRDtool源自MRTG（多路由器流量绘图器）。MRTG是有一个大学连接到互联网链路的使用率的小脚本开始的。MRTG后来被当作绘制其他数据源的工具使用，包括温度、速度、电压、输出量等等。
很可能你会从使用RRDtool来存储和处理通过SNMP收集到的数据开始。这些数据很可能是某个网络或计算机接收或发送的字节数（比特数）。它也可以用 来显示潮水的波浪、阳光射线、电力消耗、展会的参观人员、机场附近的噪音等级、你喜欢的度假区的温度、电冰箱的温度、以及任何你可以想象的东西。
你最需要一个度量数据，以及能够提供这些数据给RRDtool的感应器就可以了。RRDtool会让你创建数据库、存储数据、提取数据、创建用于在Web浏览器中显示的PNG格式的图像。这些PNG图像以来于你收集的数据，它可以是网络平均使用率、峰值。

4、问题探讨

首先：再读一遍！你可能漏了某些地方。如果你无法编译源代码，而且你的操作系统相当普遍，很可能不是RRDtool的错误。互联网上有已经编译好的版本。如果来自可信赖的网站，就下载一个。
另一种情况是程序能够工作，但是没有得到预期的结果，可能是配置方面的问题。检查你的配置，与后面例子的配置比较一下。
RRDtool有一个邮件列表及其归档。读一下几周的列表并搜索归档。没有搜索过归档就提问是很粗鲁的做法：你遇到的问题可能已经由其他人解决了！尽管不 是全部，大多数问题都会这样，邮件列表不是经济为了某个参与者服务的。看看RRDtool的文档了解邮件列表的位置和使用方法。
我建议你马上就花点时间订阅邮件列表，只要发送一封主题为 subscribe 的邮件到 [e-mail] 就可以了。如果要退定该邮件列表，只需要发送主题为 unsubscribe 到同样的地址即可。

二、学习实例
1、第一个RRD数据库

在我看来，学习某个东西的最好办法就是实践。为什么现在不开始呢？我们会创建一个数据库，放一些数值到它里面，然后提取这些数据。你的输出应当与本文档中的输出是一样的。
我们会从一些简单的入手，然后把汽车与路由器比较，或者将公里和比特、字节数比较。他们都是一样的：都是某些时段的某些数值。
假设我们有一个向互联网发送数据和接收数据的设备。该设备保留一个计数器，该计数器在开启设备时设置为0，并在每传送一个字节就加1。该计数器可能会有一 个最大值。如果该值达到最大时，在加一个字节的计数，该计数器就会再次从0开始。这与世界上的许多计数器都是一样的，比如车辆上的里程计数器。
关于网络的讨论通常用每秒比特数来衡量，因此我们要习惯这种用法。把一个字节看成是8个比特，并且开始用比特而不是字节来思考问题。不过，计数器仍然用字 节数为单位来计量！在SNMP世界里，大部分的计数器都是32比特的。这就意味着他们计数范围是0－4294967。我们在例子里会用到这些数值。该设备 在被查询时，会返回计数器的当前值。我们知道从上次查询设备开始到现在的时间，因此我们现在就知道每秒 平均传输了多少字节数。这不难计算。首先用文字来描述，然后计算：

用当前查询到的计数器值，减去上一次查询的计数器值
把当前查询时间和上次查询时间作上述同样操作（秒）
将（1）的结果除以（2）的结果，得到的结果就是每秒的字节数。乘以8就得到每秒的比特数（bps)

实例一

你现在正在开车。12：05时你看了一下仪表盘上的里程计数器，它显示这俩车已经行驶了12345公里。12：10分时，你有看了一下里程计数器，它显示 12357公里。这表示你在5分钟内行驶了12公里。科技人员会把它转换成米／秒，这样可以更好的进行比较（每5分钟的字节数）和（每秒比特数）。
我们行驶了12公里，也就是12000米。我们在5分钟内，或者说是300秒内完成。我们的速度是1200米／300秒，或者说是40米/秒。
我们可以用公里/小时来计算速度：12乘以5分钟就是一个小时，因此我们必须把12公里乘以12得到144公里/小时。对于和我一样说英语的朋友来说，就是90英里/小时，因此不要在家里或我生活的地方尝试这个速度 :)
记住：这些数值都仅仅是平均值。如果无法从数字中得到你是否以固定的速度在行驶。本教程后面有一个例子说明这个问题。我希望你理解在计算米/秒或者比特/秒。唯一的差别在于收集数据的方式。即使是K这个单位也是一样的，因为在网络术语中，K同样表示1000。
我们现在要创建一个数据库，在此数据库中我们能够保存所有这些有趣的数字。启动这个程序的方法可能在各个操作系统上各不相同，但是我假设你可以搞清楚它是否与你的操作系统不同，键入下面的行作为一个长长的行（为了可读性，我得把他分成几行）并且用 \ 来分割。

rrdtool create test.rrd \
--start 920804400 \
DS:speed:COUNTER:600:U:U \
RRA:AVERAGE:0.5:1:24 \
RRA:AVERAGE:0.5:6:10

2、创建了什么东西？

我们创建的rrd数据库名为test (test.rrd)，它的起始时间是我写这篇文档的当天下午，也就是1999年3月7日（该日期转换成920804400秒）。我们的数据库存放一个名 为 ’speed’ 的数据源（DS）,它表示一个计数器。该计数器每5分钟（缺省）读取一次。在同一个数据库中，保存有2个环状归档（RRA），一个是每次读取时的平均数据 （例如：没有东西进行平均）并保留24个样本（24乘以5分钟是2小时）。另一个RRA有6个平均值（半小时）并包含10个这样的平均值（例如5个小 时）。

RRDtool使用来源于UNIX世界的特殊时间戳。该时间戳是自1979年1月1日UTC时间开始到当前逝去的秒数。该时间戳的值被转换成本地时间，它在不同的时区会不一样。
可能你不是和我在地球的同一个地方。这就是说时区不同。在所有的例子中，我所说的时间当中，小时可能对你来说是错误的。这对这些例子中的结果有一点影响，在阅读时，只需要修正时间中的小时即可。例如：我看到 12:05 的话，在英国的家伙看到的时间就是 11:05 。

现在我们得向数据库中填入一些数字。我们希望读到以下数据：
12:05 12345 KM
12:10 12357 KM
12:15 12363 KM
12:20 12363 KM
12:25 12363 KM
12:30 12373 KM
12:35 12383 KM
12:40 12393 KM
12:45 12399 KM
12:50 12405 KM
12:55 12411 KM
13:00 12415 KM
13:05 12420 KM
13:10 12422 KM
13:15 12423 KM

我们用下面的命令把上述数据填入数据库：

rrdtool update test.rrd 920804700:12345 920805000:12357 920805300:12363
rrdtool update test.rrd 920805600:12363 920805900:12363 920806200:12373
rrdtool update test.rrd 920806500:12383 920806800:12393 920807100:12399
rrdtool update test.rrd 920807400:12405 920807700:12411 920808000:12415
rrdtool update test.rrd 920808300:12420 920808600:12422 920808900:12423

正如你说看到的那样，可以在一个命令里向数据库中填入多个值。为了可读性，我得只用三个数据，实际一行里运行的最大数据与操作系统相关。
我们可以使用 rrdtool fetch 命令从数据库中提取数据。

rrdtool fetch test.rrd AVERAGE --start 920804400 --end 920809200

该命令会返回如下输出结果：
speed

920804700: nan
920805000: 4.0000000000e-02
920805300: 2.0000000000e-02
920805600: 0.0000000000e+00
920805900: 0.0000000000e+00
920806200: 3.3333333333e-02
920806500: 3.3333333333e-02
920806800: 3.3333333333e-02
920807100: 2.0000000000e-02
920807400: 2.0000000000e-02
920807700: 2.0000000000e-02
920808000: 1.3333333333e-02
920808300: 1.6666666667e-02
920808600: 6.6666666667e-03
920808900: 3.3333333333e-03
920809200: nan
如 果不是像上面的输出结果，可能哪里有错误。也许你的操作系统会打印出不同的格式 NaN 。 NaN 表示 非数字 。 如果你的操作系统输出 U 或 UNKN 或者其他类似东西都是正常的。如果其他地方错误，可能是因为你的过程中的那些步骤出错了（当然假设我的教程是完全正确的 :-)）。这样的话，删除数据库文件然后再重新尝试。 有时事情就会变化。本例哟难道的数据像 0.04 而不是 4.0000e-02 。这些实际上是一样的数字，只是写法不同而已。如果rrdtool今后的版本显示略有不同是输出也不要大惊小怪。本文档中的例子对于RRDtool 1.2.0版本都是正确的。

3、绘第一张图
建几个图示的时候到了，试试下面的命令：

rrdtool graph speed.png \
--start 920804400 --end 920808000 \
DEF:myspeed=test.rrd:speed:AVERAGE \
LINE2:myspeed#FF0000

如图一

该命令会创建名为speed.png的图像文件，该图像从12:00开始，到13:00。有一个名为myspeed的变量定义，它使用来自 test.rrd数据库的 speed RRA中的数据。绘制的线条是2像素高，表示myspeed变量。颜色是红色的.
你会注意到图像的起始不是12：00而是12:05。这是因为在此时间之前的数据不够计算出平均值。这只会在缺少某些样本的情况下发生，不会经常发生。
颜色是由红、绿、蓝构成的。对每种颜色成分，你可以用16进制来表示使用多少，其中00表示不包含，FF表示完全包含。白色是由红、绿、蓝组成的：FFFFFF。黑色是全部不包含：000000。

4、用几种数学方法来绘图

查看图像时，你会注意到横轴下标为 12:10、12：20、12：30、12：40、12：59。有时某些下标不适合（可能是12：00和13：00）会被忽略掉。
纵轴显示我们输入的范围。下面提供的公里数，以及除以300妙的结果，我们得到非常小的数值。为了更加精确，第一个值是12（12567－12456）， 除以300后得到0.04,RRDtool显示时为 40m 表示 40/1000 。 其中的 m 与米、公里、或者毫米都没有任何关系！RRDtool不知道我们的数据单位，它只处理没有单位的数据。
如果我们用米来衡量我们的距离，就会是这样：(12′357′000-12′345′000)/300 = 12′000/300 = 40.
因为许多人都对这样的数值范围感觉更好，我们就来修正一下。我们将重新创建数据库，并存储正确的数据。但是有更好的办法：在创建png文件时进行一些计算！

rrdtool graph speed2.png \
--start 920804400 --end 920808000 \
--vertical-label m/s \
DEF:myspeed=test.rrd:speed:AVERAGE \
CDEF:realspeed=myspeed,1000,\* \
LINE2:realspeed#FF0000

如图二

注意：不要忘记操作符 ＊ 后面的 。这个反斜杆用来将＊从操作系统可能解释的符号转义，而不是直接传递给rrdtool命令。
在查看PNG文件后，你会注意到 m 不见了。正确的结果就是这样。同样，在图像中加入了一个标注。出了上面提到的几点外，PNG看起来应当是一样的。

计算是在CDEF部分中指定的，使用逆波兰表达式（ RPN )表示的。我们要求RRDtool所作的事情是：`取数据源myspeed, 以及数值1000；把他们相乘` 。在此不要被RPN表达式困扰了，后面会详细介绍。同时，你可能想读一读关于CDEF的教程。以及Steve Rader的RPN表达式的教程。不过哦首先看我这篇教程吧。
如果我们用1000乘以这些数值，显示把同样的数据显示成公里/小时也是可以的。
要修改米／秒为单位的值：
计算米/小时: value * 3′600
计算公里/小时: value / 1′000
合起来： value * (3′600/1′000) 或者 value * 3.6

下面我们来创建这个PNG文件，并加入更多的魔幻功能…

rrdtool graph speed3.png \
--start 920804400 --end 920808000 \
--vertical-label km/h \
DEF:myspeed=test.rrd:speed:AVERAGE \
"CDEF:kmh=myspeed,3600,*" \
CDEF:fast=kmh,100,GT,kmh,0,IF \
CDEF:good=kmh,100,GT,0,kmh,IF \
HRULE:100#0000FF:"Maximum allowed" \
AREA:good#00FF00:"Good speed" \
AREA:fast#FF0000:"Too fast"

如图三

这个图像看起来更好。速度用KM/H表示，有一个附加的线条表示最大允许的速度（在我行驶的道路上的最大限速）。我还修改了速度的显示颜色，把它从线条改为区块。

5、一个更复杂的图例

现在计算更加复杂一些。对于在限速内的速度衡量方法是：
检查公里/小时是否大于100 ( kmh,100 ) GT
如果是，返回0，否则返回公里/小时。 ((( kmh,100 ) GT ), 0, kmh) IF

对于上述的限速值：
检查公里/小时是否大于100 ( kmh,100 ) GT
如果是，返回公里/小时，否则返回0。 ((( kmh,100) GT ), kmh, 0) IF

我愿意相信RRDtool的绘图功能能够处理的数据没有任何虚拟的限制。我会解释他们是如何工作的，不过看看下面的PNG图像：

rrdtool graph speed4.png \
--start 920804400 --end 920808000 \
--vertical-label km/h \
DEF:myspeed=test.rrd:speed:AVERAGE \
"CDEF:kmh=myspeed,3600,*" \
CDEF:fast=kmh,100,GT,100,0,IF \
CDEF:over=kmh,100,GT,kmh,100,-,0,IF \
CDEF:good=kmh,100,GT,0,kmh,IF \
HRULE:100#0000FF:"Maximum allowed" \
AREA:good#00FF00:"Good speed" \
AREA:fast#550000:"Too fast" \
STACK:over#FF0000:"Over speed"

如图四

第一部分完
本文从网上转载，本人重新整理和附图，出处未考证。