使用RRDTOOL來繪製流量圖 @新精讚

MRTG的作者 Tobias Oetiker(瑞士) ^[1]所製作的工具，可以自行定義和繪製流量圖形。

MRTG是個簡單的流量圖繪製工具，但是如果要繪製比較複雜一點的圖形，MRTG就不夠力，因此他另外提供了 RRDTool。

要使用RRDTool 可分為三個部分：

1. 建立RRD資料庫
2. 餵入資料
3. 繪製圖形

當然用說的很簡單，每個步驟都不是很容易上手，但是他繪製的圖形很優美，吸引不少人去學習他，要說到RRDTool的說明文件，不得不提StudyArea^[2] abelyang 所寫的文章，可作為初學者的第一步，美中不足的是因為年代久遠，文中有些設定已經作廢。由於功能強大，我還有很多沒搞清楚，因此就我知道的作說明。

例如這是一個RRDTools繪製的範例圖

<<以下部分中文說明的用語是我自己編的>>

安裝

請看 [CENTOS7] 安裝rrdtool+RRDs+PERL

建立RRD資料庫

RRD資料庫有別於純文字的log檔，他是2進位檔，得利用 rrdtool create 建立。

請下此指令，因為指令很長，所以每一行後面有個反斜線'\' 告訴系統指令沒打完，'\'後面不要再有其他的字元。

rrdtool create a.rrd --start '-2day' --step 300 \
DS:item1:COUNTER:600:0:U \
DS:item2:COUNTER:600:0:U \
DS:item3:COUNTER:600:0:U \
RRA:MAX:0.5:1:2016 \
RRA:AVERAGE:0.5:1:2016 \
RRA:LAST:0.5:1:2016

第1行上面的範例建立一個 a.rrd的資料庫，
--start 資料啟始時間，可以使用時戳或是文字，例如 --start 154421200、--start '-6month'
--step 每筆資料的間隔時間(秒) 300代表5分鐘

第2-4行
DS 代表資料類型，等同於資料表中的欄位，他的格式是這樣的

DS:欄位名稱:類型:心跳值:最小值:最大值

類型可使用

GAUGE 資料是多少就多少，例如溫度、濕度、目前時速等
COUNTER 資料是累加的要選這個，例如累積流量，累積里程、電表度數等
DCOUNTER 同上，但是資料是有小數點的倍精數
DERIVE | DDERIVE | ABSOLUTE | COMPUTE 這些我沒搞懂

心跳值(heartbeat)

基本上此值是step的2倍，例如設定為600時，假設要取12:00的數據，而前後300秒的值(11:55-12:05) 經過平均或是取最大或最小都算是12:00的有效值。

最小值

此數據能接受的最小值，小於此值則該筆數據被忽略，不限定的話可設定為大寫的U

最大值

此數據能接受的最大值，大於此值則該筆數據被忽略，不限定的話可設定為大寫的U

第5-7行

RRA 是 Round Robin Archive ，定義數據收集的方式，他的格式是這樣：

RRA:歸檔方式:未知容許比率:幾筆算成一個小單元:最大小單元數

歸檔方式

有四種可選 AVERAGE | MIN | MAX | LAST

未知容許比率

可設定0~1，這個數值代表可接受未知數據的比例，例如你由10筆記錄組成1個RRA的小單元(稱之為CDP)，設定0.7的話，你只能容許有6筆資料遺失，如果遺失7筆的話，此小單元就定義為缺失(Unknown)，換句話說，設為0不容許任何遺失，設為1全部遺失才是Unknown。當然如果你的小單元是只有一個數據組成的話，設成多少都不重要。

幾筆算成一個小單元

例如12筆5分鐘資料設為一個小單元，則設定為12

最大小單元數

超過此值會被刪除，如此而已

餵入資料

餵入資料比較簡單，只要把資料用冒號串起來就好

rrdtool update a.rrd 1549082701:1236:3180:0

但有一些限制：

1. 欄位數一定要完全相同否則會被拒絕

2. 第一筆一定是時戳，後再帶入欄位的資料，如上例中我有3個DS：時戳:DS1:DS2:DS3。

3. 時戳一定要比rrd限定時戳來得大，例如建立時有指定 --start '-2day'，因此不能餵入二天以前的數據。

4. 要循序，舊的資料要先餵，否則會出錯。

餵入資料是個漫長的過程，我餵入過10,000,000行的資料(1000個檔案)，花了11個小時。

繪製圖形

繪圖不太容易

rrdtool graph a.png \
-a PNG --title 'in Query範例' \
--vertical-label "數量/s" \
--width 400 \
--start  '-1day' \
--x-grid 'HOUR:1:HOUR:6:HOUR:4:0:%H' \
'DEF:s1=a.rrd:item1:AVERAGE:start=-2day' \
'DEF:s2=a.rrd:item2:MAX' \
'DEF:s3=a.rrd:item1:MIN' \
'CDEF:c2=s1' \
'SHIFT:c2:86400' \
'AREA:s2#00ff00:Switch 2min' \
'AREA:s3#F0ffc0:Switchn:STACK' \
'LINE1:c2#ff00E0:Switch 1avg' \
"COMMENT:各 PORT 流量統計---平均-------最小" \
'GPRINT:s1:LAST:count\: %7.2lf ' \
'GPRINT:c2:LAST:上週count\: %7.2lf ' \

第5行繪製圖型起始1天前
第6行 X座標格式^[3]，

--x-grid GTM:GST:MTM:MST:LTM:LST:LPR:LFM

簡單說明一下，第一組是小刻度格線HOUR:1表示每小時換一輕線；第二組是大刻度格線，HOUR:6表示每6小時畫一紅線；第三組是標籤值，HOUR:4表示每4小時打一個標籤；第四組是位移和顯示格式，位移可讓你顯示的標籤看是對齊格線還是格子，例如向右移一小時，就寫3600，最後的是格式，例如^[3]：

%Y	Year as four digits, e.g. 2009
%m	Month as two digits, with leading zero, e.g. 01 02 ... 09 10 11 12
%d	Day as two digits, with leading zero, e.g. 01 02 ... 30 31
%a	Abbreviated weekday, mon tue wed thu fri sat sun
%H	Hour as two digits, with leading zero, e.g. 00 01 ... 22 23
%M	Minute as two digits, with leading zero, e.g. 00 01 ... 58 59
%S	Second as two digits, with leading zero, e.g. 00 01 ... 58 59 and 60(!)

第7-9行 DEF定義資料從rrd取得欄位，這表示繪圖時是可以跨rrd的。
第10行 CDEF是將數據作計算，後置表示法。(後置表示法在計算機學學到2 30年，第一次實用上能用到)
第11行 SHIFT是把資料移位，此例中c2原本等於s1(2天前到目前48小時的資料)，移位86400秒，前天的就被移到昨天，昨天的被移到明天，但繪圖時是從一天前繪製到目前，所以就能在圖上同時顯示今天和昨天的資料。^[4]

第12-13行畫面積圖，大圖先畫，小圖後畫，第13最後有一個'STACK'，表示把圖加在上面那個面積圖上產生堆疊效果。
第14行畫線圖，注意是LINE1，沒有LINE2,3...我想原作者是想要增加其他線形，但一直沒做。
第15行 COMMENT 註解，註解要換行用\n。

第16-17行 GPRINT 是圖例，同時也能用LAST顯示最後一筆數據，你也能換成MAX顯示最大值；%7.2lf表示顯示7個整數和2個小數位。

其他可用參數(部分)
--slope-mode 線看起來會更平滑，但是稍微失真
--upper-limit 100 垂直最大值設為100(至少要有100)，事實上有可能超過
--lower-limit 0 垂直最小值設為0(至少會有0)，事實上有可能更低
--rigid 剛性限定垂直刻度一定介在 --lower-limit 和 --upper-limit之間
--no-legend 不要圖例
--logarithmic y軸取對數
--border 5 外框的厚度5，這裡的外框是指最外圍，而非圖本身