一、簡介
- RRDtool是由Tobias Oetiker 編寫並由全球各地的許多人貢獻的工具。本篇文檔的作者是Alex van den Bogaerdt 主要是幫助你理解RRDtool是什麼，它能夠幫助你作些什麼。 RRDtool的文檔對於有些人來說過於技術化。本教程幫助你理解RRDtool的基本概念。它爲你自學RRDtool的文檔做好準備。本文檔還重點介紹了網絡統計方面的知識。
1、RRDtool是什麼東西？
- RRDtool是指Round Robin Database 工具（環狀數據庫）。Round robin是一種處理定量數據、以及當前元素指針的技術。想象一個周邊標有點的圓環－－這些點就是時間存儲的位置。從圓心畫一條到圓周的某個點的箭頭－－這就是指針。就像我們在一個圓環上一樣，沒有起點和終點，你可以一直往下走下去。過來一段時間，所有可用的位置都會被用過，該循環過程會自動重用原來的位置。這樣，數據集不會增大，並且不需要維護。RRDtool處理RRD數據庫。它用向RRD數據庫存儲數據、從RRD數據庫中提取數據。
2、RRD中可以存放什麼樣的數據？
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可以適合時間序列的數據。就是說你必須能夠在時間的幾個點上度量某些值，並提供這些信息給RRDtool。如果你能夠做到這一點，RRDtool就能夠存儲它們。這些數值必須是數字，但是不一定要是整數，在與MRTG合用時。（下一節會給出更詳細的介紹）。
下面的例子是關於SNMP的，SNMP是簡單網絡過來協議的縮寫。簡單是指協議簡單－－並不表示管理或監視網絡簡單。讀完本篇文檔後，你應當能夠對人們談論的SNMP的東西有更多的理解。現在，只要知道SNMP可以用來查詢設備中保持的計數器的值就可以了。我們要存放到RRD數據庫中的正是這些計數器中的數值。
3、RRDtool可以用來幹什麼？
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RRDtool源自MRTG（多路由器流量繪圖器）。MRTG是有一個大學連接到互聯網鏈路的使用率的小腳本開始的。MRTG後來被當作繪製其他數據源的工具使用，包括溫度、速度、電壓、輸出量等等。
很可能你會從使用RRDtool來存儲和處理通過SNMP收集到的數據開始。這些數據很可能是某個網絡或計算機接收或發送的字節數（比特數）。它也可以用來顯示潮水的波浪、陽光射線、電力消耗、展會的參觀人員、機場附近的噪音等級、你喜歡的度假區的溫度、電冰箱的溫度、以及任何你可以想象的東西。
你最需要一個度量數據，以及能夠提供這些數據給RRDtool的感應器就可以了。RRDtool會讓你創建數據庫、存儲數據、提取數據、創建用於在Web瀏覽器中顯示的PNG格式的圖像。這些PNG圖像以來於你收集的數據，它可以是網絡平均使用率、峯值。
4、問題探討
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首先：再讀一遍！你可能漏了某些地方。如果你無法編譯源代碼，而且你的操作系統相當普遍，很可能不是RRDtool的錯誤。互聯網上有已經編譯好的版本。如果來自可信賴的網站，就下載一個。
另一種情況是程序能夠工作，但是沒有得到預期的結果，可能是配置方面的問題。檢查你的配置，與後面例子的配置比較一下。
RRDtool有一個郵件列表及其歸檔。讀一下幾周的列表並搜索歸檔。沒有搜索過歸檔就提問是很粗魯的做法：你遇到的問題可能已經由其他人解決了！儘管不是全部，大多數問題都會這樣，郵件列表不是經濟爲了某個參與者服務的。看看RRDtool的文檔瞭解郵件列表的位置和使用方法。
我建議你馬上就花點時間訂閱郵件列表，只要發送一封主題爲 subscribe 的郵件到 [email protected] 就可以了。如果要退定該郵件列表，只需要發送主題爲 unsubscribe 到同樣的地址即可。
二、學習實例
1、第一個RRD數據庫
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在我看來，學習某個東西的最好辦法就是實踐。爲什麼現在不開始呢？我們會創建一個數據庫，放一些數值到它裏面，然後提取這些數據。你的輸出應當與本文檔中的輸出是一樣的。
我們會從一些簡單的入手，然後把汽車與路由器比較，或者將公里和比特、字節數比較。他們都是一樣的：都是某些時段的某些數值。
假設我們有一個向互聯網發送數據和接收數據的設備。該設備保留一個計數器，該計數器在開啓設備時設置爲0，並在每傳送一個字節就加1。該計數器可能會有一個最大值。如果該值達到最大時，在加一個字節的計數，該計數器就會再次從0開始。這與世界上的許多計數器都是一樣的，比如車輛上的里程計數器。
關於網絡的討論通常用每秒比特數來衡量，因此我們要習慣這種用法。把一個字節看成是8個比特，並且開始用比特而不是字節來思考問題。不過，計數器仍然用字節數爲單位來計量！在SNMP世界裏，大部分的計數器都是32比特的。這就意味着他們計數範圍是0－4294967。我們在例子裏會用到這些數值。該設備在被查詢時，會返回計數器的當前值。我們知道從上次查詢設備開始到現在的時間，因此我們現在就知道每秒 平均傳輸了多少字節數。這不難計算。首先用文字來描述，然後計算：
用當前查詢到的計數器值，減去上一次查詢的計數器值
把當前查詢時間和上次查詢時間作上述同樣操作（秒）
將（1）的結果除以（2）的結果，得到的結果就是每秒的字節數。乘以8就得到每秒的比特數（bps)
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你現在正在開車。12：05時你看了一下儀表盤上的里程計數器，它顯示這倆車已經行駛了12345公里。12：10分時，你有看了一下里程計數器，它顯示 12357公里。這表示你在5分鐘內行駛了12公里。科技人員會把它轉換成米／秒，這樣可以更好的進行比較（每5分鐘的字節數）和（每秒比特數）。
我們行駛了12公里，也就是12000米。我們在5分鐘內，或者說是300秒內完成。我們的速度是1200米／300秒，或者說是40米/秒。
我們可以用公里/小時來計算速度：12乘以5分鐘就是一個小時，因此我們必須把12公里乘以12得到144公里/小時。對於和我一樣說英語的朋友來說，就是90英里/小時，因此不要在家裏或我生活的地方嘗試這個速度 :)
記住：這些數值都僅僅是平均值。如果無法從數字中得到你是否以固定的速度在行駛。本教程後面有一個例子說明這個問題。我希望你理解在計算米/秒或者比特/秒。唯一的差別在於收集數據的方式。即使是K這個單位也是一樣的，因爲在網絡術語中，K同樣表示1000。
我們現在要創建一個數據庫，在此數據庫中我們能夠保存所有這些有趣的數字。啓動這個程序的方法可能在各個操作系統上各不相同，但是我假設你可以搞清楚它是否與你的操作系統不同，鍵入下面的行作爲一個長長的行（爲了可讀性，我得把他分成幾行）並且用 / 來分割。
--start 920804400 /
DS:speed:COUNTER:600:U:U /
RRA:AVERAGE:0.5:1:24 /
RRA:AVERAGE:0.5:6:10
2、創建了什麼東西？
- 我們創建的rrd數據庫名爲test (test.rrd)，它的起始時間是我寫這篇文檔的當天下午，也就是1999年3月7日（該日期轉換成920804400秒）。我們的數據庫存放一個名爲 ’speed’ 的數據源（DS）,它表示一個計數器。該計數器每5分鐘（缺省）讀取一次。在同一個數據庫中，保存有2個環狀歸檔（RRA），一個是每次讀取時的平均數據（例如：沒有東西進行平均）並保留24個樣本（24乘以5分鐘是2小時）。另一個RRA有6個平均值（半小時）幷包含10個這樣的平均值（例如5個小時）。
RRDtool使用來源於UNIX世界的特殊時間戳。該時間戳是自1979年1月1日UTC時間開始到當前逝去的秒數。該時間戳的值被轉換成本地時間，它在不同的時區會不一樣。
可能你不是和我在地球的同一個地方。這就是說時區不同。在所有的例子中，我所說的時間當中，小時可能對你來說是錯誤的。這對這些例子中的結果有一點影響，在閱讀時，只需要修正時間中的小時即可。例如：我看到 12:05 的話，在英國的傢伙看到的時間就是 11:05 。
現在我們得向數據庫中填入一些數字。我們希望讀到以下數據：
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
我們用下面的命令把上述數據填入數據庫：
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
正如你說看到的那樣，可以在一個命令裏向數據庫中填入多個值。爲了可讀性，我得只用三個數據，實際一行裏運行的最大數據與操作系統相關。
我們可以使用 rrdtool fetch 命令從數據庫中提取數據。
-
該命令會返回如下輸出結果：
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
如果不是像上面的輸出結果，可能哪裏有錯誤。也許你的操作系統會打印出不同的格式 NaN 。 NaN 表示 非數字 。 如果你的操作系統輸出 U 或 UNKN 或者其他類似東西都是正常的。如果其他地方錯誤，可能是因爲你的過程中的那些步驟出錯了（當然假設我的教程是完全正確的 :-)）。這樣的話，刪除數據庫文件然後再重新嘗試。 有時事情就會變化。本例喲難道的數據像 0.04 而不是 4.0000e-02 。這些實際上是一樣的數字，只是寫法不同而已。如果rrdtool今後的版本顯示略有不同是輸出也不要大驚小怪。本文檔中的例子對於RRDtool 1.2.0版本都是正確的。
3、繪第一張圖
建幾個圖示的時候到了，試試下面的命令：
--start 920804400 --end 920808000 /
DEF:myspeed=test.rrd:speed:AVERAGE /
LINE2:myspeed#FF0000
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該命令會創建名爲speed.png的圖像文件，該圖像從12:00開始，到13:00。有一個名爲myspeed的變量定義，它使用來自 test.rrd數據庫的 speed RRA中的數據。繪製的線條是2像素高，表示myspeed變量。顏色是紅色的.
你會注意到圖像的起始不是12：00而是12:05。這是因爲在此時間之前的數據不夠計算出平均值。這只會在缺少某些樣本的情況下發生，不會經常發生。
顏色是由紅、綠、藍構成的。對每種顏色成分，你可以用16進制來表示使用多少，其中00表示不包含，FF表示完全包含。白色是由紅、綠、藍組成的：FFFFFF。黑色是全部不包含：000000。
4、用幾種數學方法來繪圖
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查看圖像時，你會注意到橫軸下標爲 12:10、12：20、12：30、12：40、12：59。有時某些下標不適合（可能是12：00和13：00）會被忽略掉。
縱軸顯示我們輸入的範圍。下面提供的公里數，以及除以300妙的結果，我們得到非常小的數值。爲了更加精確，第一個值是12（12567－12456），除以300後得到0.04,RRDtool顯示時爲 40m 表示 40/1000 。 其中的 m 與米、公里、或者毫米都沒有任何關係！RRDtool不知道我們的數據單位，它只處理沒有單位的數據。
如果我們用米來衡量我們的距離，就會是這樣：(12′357′000-12′345′000)/300 = 12′000/300 = 40.
因爲許多人都對這樣的數值範圍感覺更好，我們就來修正一下。我們將重新創建數據庫，並存儲正確的數據。但是有更好的辦法：在創建png文件時進行一些計算！
--start 920804400 --end 920808000 /
--vertical-label m/s /
DEF:myspeed=test.rrd:speed:AVERAGE /
CDEF:realspeed=myspeed,1000,/* /
LINE2:realspeed#FF0000
注意：不要忘記操作符 ＊ 後面的 。這個反斜杆用來將＊從操作系統可能解釋的符號轉義，而不是直接傳遞給rrdtool命令。
在查看PNG文件後，你會注意到 m 不見了。正確的結果就是這樣。同樣，在圖像中加入了一個標註。出了上面提到的幾點外，PNG看起來應當是一樣的。
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計算是在CDEF部分中指定的，使用逆波蘭表達式（ RPN )表示的。我們要求RRDtool所作的事情是：`取數據源myspeed, 以及數值1000；把他們相乘` 。在此不要被RPN表達式困擾了，後面會詳細介紹。同時，你可能想讀一讀關於CDEF的教程。以及Steve Rader的RPN表達式的教程。不過哦首先看我這篇教程吧。
如果我們用1000乘以這些數值，顯示把同樣的數據顯示成公里/小時也是可以的。
要修改米／秒爲單位的值：
計算米/小時: value * 3′600
計算公里/小時: value / 1′000
合起來： value * (3′600/1′000) 或者 value * 3.6
下面我們來創建這個PNG文件，並加入更多的魔幻功能…
--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"
這個圖像看起來更好。速度用KM/H表示，有一個附加的線條表示最大允許的速度（在我行駛的道路上的最大限速）。我還修改了速度的顯示顏色，把它從線條改爲區塊。
5、一個更復雜的圖例
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現在計算更加複雜一些。對於在限速內的速度衡量方法是：
檢查公里/小時是否大於100 ( kmh,100 ) GT
如果是，返回0，否則返回公里/小時。 ((( kmh,100 ) GT ), 0, kmh) IF
對於上述的限速值：
檢查公里/小時是否大於100 ( kmh,100 ) GT
如果是，返回公里/小時，否則返回0。 ((( kmh,100) GT ), kmh, 0) IF
我願意相信RRDtool的繪圖功能能夠處理的數據沒有任何虛擬的限制。我會解釋他們是如何工作的，不過看看下面的PNG圖像：
--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"
三、RRD數據庫更新實例
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在簡易入門（一）中已經介紹過update 命令：它使用1個或多個參數，其格式爲： : . 如果你知道可以用一個 N 表示當前的時間，你一定會高興的。或者你可以用Perl中的 time 函數來指定時間：
perl: perl -e ‘print time, “/n” ‘
shell: date +%s
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如何按照固定間隔運行某個程序各操作系統不同。不過可以用僞碼來表示：
- Get the value and put it in variable “$speed”
- rrdtool update speed.rrd N:$speed
就這些。每5分鐘運行一次上面的腳本。在你想知道圖像看起來是啥樣時，運行上面的例子。你可以把他們放入一個腳本中。運行此腳本後，查看我們剛纔創建的graph。
四、SNMP相關知識
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我可以想像到只有少數的人能夠每5分鐘從他們的汽車中讀取一次真實的數據。其他人不得不清算其他類型的計數器。你可以測量打印機打印的頁數，咖啡機做的咖啡杯數，計算使用的電流的設備，都可以。遞增的計數器可以被監視，並且用你已經學會的方法被繪製成圖像。稍後我們就能夠監視像溫度計這樣的值了。
大多數對RRDtool感興趣的人會使用一個跟蹤網絡設備傳輸數據量的計數器。這樣我們下一步就來作這個。我們會從解釋如何收集數據開始。
有些人會說有些工具可以幫助你收集數據。他們是對的！不過，我感覺理解這些工具不是必須的非常重要。在你能夠確定爲什麼事情發生了錯誤，你要知道他們是如何工作的。
本例中使用的工具在本文檔前面非常簡短地提到過，它就是所謂的SNMP。它是與聯網設備交談的方式。
下面用到的工具名爲 snmpget ，以下是關於它是如何工作的說明：
或
snmpget -v[version] -c[password] device OID
- 對於device, 你要用設備的名稱或者IP地址來替換。對於password, 你需要使用SNMP領域中稱爲 comunity read string 來替換。對於某些設備來說，缺省的 public 可以工作，但是該設置可能會被關閉，調整或者由於安全和機密的原因而被保護起來。請閱讀你的設備或程序的文檔。
接下來有一個稱爲OID的參數，它用來表示 對象標識符 。
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剛開始學習SNMP時，它看起來有些令人困惑。在你看到MIB管理信息基時，就不會那麼困難了。MIB是用來描述數據的倒狀樹，它有隻有一個根結點，並且由根結點開始有多個分支。這些分支都以另一個結點終結，他們繼續向下分支，如此繼續。所以的分支都有一個名稱，它們構成了一個我們能夠沿着往下的路徑。我們所沿着的這些分支都被命名了：iso, org, dod, internet, mgmt 和mib-2.這些名稱也可以用數字方式記錄，就像 1 3 6 1 2 1。
iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2 (1.3.6.1.2.1)
有些程序會使用前導點 . ， 令人感到許多困惑。在一個OID中並 沒有前導點。爲了顯示OID縮記法和OID完整記法的區別，（通常約定）在使用OID的完整記法時使用前導點。通常這些程序在返回數據給你時，會省略卻缺省的部分。這些程序有的有幾個缺省前綴，這會讓事情顯得更加糟糕。
Ok, lets continue to the start of our OID: we had 1.3.6.1.2.1 From there, we are especially interested in the branch interfaces which has number 2 (e.g., 1.3.6.1.2.1.2 or 1.3.6.1.2.1.interfaces).
好了，我們繼續OID的初步學習：我們有一個1.3.6.1.2.1的OID，我們對（其下面的） interface 分支特別感興趣，其編號爲2（例如：1.3.6.1.2.1.2 或 1.3.6.1.2.1.interface)。
- 首先，我們得要有幾個SNMP的程序。先看看你的OS平臺上是否有已編譯好的軟件包。這是最便捷的方式。如果沒有，你就得下載源代碼、並編譯。互聯網上到處都是源代碼、程序。你可以用你喜歡的任何方式、搜索引擎來找到相關的信息。
假設你已經有了這些程序。先試着收集大多數系統都有的數據。記住：那些引起我們興趣的樹，它上面的部分都有一個簡略名。
在此我會給出一個在Fedora Core 3操作系統上可用的例子。如果對你的操作系統不可用，請查看snmp的手冊，並作相應的調整讓它能夠運行。
- 該設備應當迴應其自身的描述，該描述可能是一個空的。只有在你從某個設備獲得響應後，你才能夠繼續。其中可能需要使用不同的口令、或者不同的設備。
最好你得到的結果是一個數字。如果這樣的話，你就可以繼續往下，並試試另一個叫做 snmpwalk 的程序。
- 如果該命令返回一系列的接口，這就對了。以下是該命令運行的返回結果的例子：
interfaces.ifTable.ifEntry.ifDescr.1 = "BRI0: B-Channel 1"
interfaces.ifTable.ifEntry.ifDescr.2 = "BRI0: B-Channel 2"
interfaces.ifTable.ifEntry.ifDescr.3 = "BRI0" Hex: 42 52 49 30
interfaces.ifTable.ifEntry.ifDescr.4 = "Ethernet0"
interfaces.ifTable.ifEntry.ifDescr.5 = "Loopback0"
- 對於cisco設備，我想監視 ‘Ethernet0` 接口，從上面的輸出結果能夠看到該接口的編號是 4。 我試着運行如下命令：
interfaces.ifTable.ifEntry.ifInOctets.4 = 2290729126
interfaces.ifTable.ifEntry.ifOutOctets.4 = 1256486519
-
這樣，我就有兩個OID需要監視，他們是（這次使用完整記法）:
1.3.6.1.2.1.2.2.1.10
和
1.3.6.1.2.1.2.2.1.16
這兩個OID都有接口編號4。
別被糊弄了，我可不是試一次就搞定的。我花了一些數據來搞清這些數字都是什麼意思。把這些編號轉換成描述文字大有幫助… 至少在大家談論MIB和OID時，你知道他們是什麼東西。別忘了接口編號（如果它不是附屬接口，就是0），如果用snmpget沒有得到響應，試試 snmpwalk。
五、應用RRDtool的實例
-
實際運用的例子
開始有趣的東東吧。首先，創建一個新的數據庫。它包含輸入和輸出2個計數器的數據。該數據被放入能夠進行平均的歸檔中。他們一次使用1、6、24、或 288個樣本。他們同時被存入保存最大數字的歸檔中。稍後會解釋。樣本間隔時間爲300秒，也就是5分鐘，這是一個好的開始。:
1個樣本 “平均” 保留5分鐘的週期
6個樣本 每30分鐘進行一次平均
24個樣本 每2小時進行一次平均
288個樣本 每1天進行一次平均
- 我們試着與MRTG互相兼容，MRTG存儲以下數據：:
600 5分鐘樣本數： 2天和2小時
600 30分鐘樣本數： 12.5天
600 2小時樣本數： 50天
732 1天樣本數： 732天
-
這些範圍被補充進去，因此在數據庫中保存的數據總數大約797天。RRDtool存儲不同的數據，它不會在 每日 歸檔停止的地方開始 每週 歸檔。對於這兩個歸檔，最新的數據會是在 now 附近，因此我們需要比MRTG保存更多的數據！
我們需要：:
600個5分鐘的樣本 （2天和2小時）
700個30分鐘的樣本 （2天和2小時，加12.5天）
775個2小時的樣本 （上述＋50天）
797個1天的樣本 (上述＋732天，環型迴繞最大797）
DS:input:COUNTER:600:U:U /
DS:output:COUNTER:600:U:U /
RRA:AVERAGE:0.5:1:600 /
RRA:AVERAGE:0.5:6:700 /
RRA:AVERAGE:0.5:24:775 /
RRA:AVERAGE:0.5:288:797 /
RRA:MAX:0.5:1:600 /
RRA:MAX:0.5:6:700 /
RRA:MAX:0.5:24:775 /
RRA:MAX:0.5:288:797
接下來要做的就是收集數據並把它保存起來。以下是一個例子。它是用僞碼寫的，你得根據OS調整後讓它能夠運行。:
do
get result of
snmpget router community 2.2.1.10.4
into variable $in
get result of
snmpget router community 2.2.1.16.4
into variable $out
rrdtool update myrouter.rrd N:$in:$out
wait for 5 minutes
done
在收集了1天的數據後，試着用下面的命令創建圖像：:
DEF:inoctets=myrouter.rrd:input:AVERAGE /
DEF:outoctets=myrouter.rrd:output:AVERAGE /
AREA:inoctets#00FF00:"In traffic" /
LINE1:outoctets#0000FF:"Out traffic"
這會產生一個具有1天流量值的圖像。1天有24（小時）x60（分鐘）x60（秒）。我們從當前時間-86400秒開始。我們用DEF把輸入和輸出字節數定義成myrouter.rrd數據庫中的的平均值，並且繪製輸入流量區和輸出流量線。