Update man pages with the env variables
[ganeti-local] / hbal.1
1 .TH HBAL 1 2009-03-23 htools "Ganeti H-tools"
2 .SH NAME
3 hbal \- Cluster balancer for Ganeti
4
5 .SH SYNOPSIS
6 .B hbal
7 .B "[-C]"
8 .B "[-p]"
9 .B "[-o]"
10 .BI "[-l" limit "]"
11 .BI "[-O" name... "]"
12 .BI "[-m " cluster "]"
13 .BI "[-n " nodes-file " ]"
14 .BI "[-i " instances-file "]"
15
16 .B hbal
17 .B --version
18
19 .SH DESCRIPTION
20 hbal is a cluster balancer that looks at the current state of the
21 cluster (nodes with their total and free disk, memory, etc.) and
22 instance placement and computes a series of steps designed to bring
23 the cluster into a better state.
24
25 The algorithm to do so is designed to be stable (i.e. it will give you
26 the same results when restarting it from the middle of the solution)
27 and reasonably fast. It is not, however, designed to be a perfect
28 algorithm - it is possible to make it go into a corner from which it
29 can find no improvement, because it only look one "step" ahead.
30
31 By default, the program will show the solution incrementally as it is
32 computed, in a somewhat cryptic format; for getting the actual Ganeti
33 command list, use the \fB-C\fR option.
34
35 .SS ALGORITHM
36
37 The program works in independent steps; at each step, we compute the
38 best instance move that lowers the cluster score.
39
40 The possible move type for an instance are combinations of
41 failover/migrate and replace-disks such that we change one of the
42 instance nodes, and the other one remains (but possibly with changed
43 role, e.g. from primary it becomes secondary). The list is:
44 .RS 4
45 .TP 3
46 \(em
47 failover (f)
48 .TP
49 \(em
50 replace secondary (r)
51 .TP
52 \(em
53 replace primary, a composite move (f, r, f)
54 .TP
55 \(em
56 failover and replace secondary, also composite (f, r)
57 .TP
58 \(em
59 replace secondary and failover, also composite (r, f)
60 .RE
61
62 We don't do the only remaining possibility of replacing both nodes
63 (r,f,r,f or the equivalent f,r,f,r) since these move needs an
64 exhaustive search over both candidate primary and secondary nodes, and
65 is O(n*n) in the number of nodes. Furthermore, it doesn't seems to
66 give better scores but will result in more disk replacements.
67
68 .SS CLUSTER SCORING
69
70 As said before, the algorithm tries to minimise the cluster score at
71 each step. Currently this score is computed as a sum of the following
72 components:
73 .RS 4
74 .TP 3
75 \(em
76 coefficient of variance of the percent of free memory
77 .TP
78 \(em
79 coefficient of variance of the percent of reserved memory
80 .TP
81 \(em
82 coefficient of variance of the percent of free disk
83 .TP
84 \(em
85 percentage of nodes failing N+1 check
86 .TP
87 \(em
88 percentage of instances living (either as primary or secondary) on
89 offline nodes
90 .RE
91
92 The free memory and free disk values help ensure that all nodes are
93 somewhat balanced in their resource usage. The reserved memory helps
94 to ensure that nodes are somewhat balanced in holding secondary
95 instances, and that no node keeps too much memory reserved for
96 N+1. And finally, the N+1 percentage helps guide the algorithm towards
97 eliminating N+1 failures, if possible.
98
99 Except for the N+1 failures and offline instances percentage, we use
100 the coefficient of variance since this brings the values into the same
101 unit so to speak, and with a restrict domain of values (between zero
102 and one). The percentage of N+1 failures, while also in this numeric
103 range, doesn't actually has the same meaning, but it has shown to work
104 well.
105
106 The other alternative, using for N+1 checks the coefficient of
107 variance of (N+1 fail=1, N+1 pass=0) across nodes could hint the
108 algorithm to make more N+1 failures if most nodes are N+1 fail
109 already. Since this (making N+1 failures) is not allowed by other
110 rules of the algorithm, so the N+1 checks would simply not work
111 anymore in this case.
112
113 The offline instances percentage (meaning the percentage of instances
114 living on offline nodes) will cause the algorithm to actively move
115 instances away from offline nodes. This, coupled with the restriction
116 on placement given by offline nodes, will cause evacuation of such
117 nodes.
118
119 On a perfectly balanced cluster (all nodes the same size, all
120 instances the same size and spread across the nodes equally), all
121 values would be zero. This doesn't happen too often in practice :)
122
123 .SS OFFLINE INSTANCES
124
125 Since current Ganeti versions do not report the memory used by offline
126 (down) instances, ignoring the run status of instances will cause
127 wrong calculations. For this reason, the algorithm subtracts the
128 memory size of down instances from the free node memory of their
129 primary node, in effect simulating the startup of such instances.
130
131 .SS OTHER POSSIBLE METRICS
132
133 It would be desirable to add more metrics to the algorithm, especially
134 dynamically-computed metrics, such as:
135 .RS 4
136 .TP 3
137 \(em
138 CPU usage of instances, combined with VCPU versus PCPU count
139 .TP
140 \(em
141 Disk IO usage
142 .TP
143 \(em
144 Network IO
145 .RE
146
147 .SH OPTIONS
148 The options that can be passed to the program are as follows:
149 .TP
150 .B -C, --print-commands
151 Print the command list at the end of the run. Without this, the
152 program will only show a shorter, but cryptic output.
153 .TP
154 .B -p, --print-nodes
155 Prints the before and after node status, in a format designed to allow
156 the user to understand the node's most important parameters.
157
158 The node list will contain these informations:
159 .RS
160 .TP
161 .B F
162 a character denoting the status of the node, with '-' meaning an
163 offline node, '*' meaning N+1 failure and blank meaning a good node
164 .TP
165 .B Name
166 the node name
167 .TP
168 .B t_mem
169 the total node memory
170 .TP
171 .B n_mem
172 the memory used by the node itself
173 .TP
174 .B i_mem
175 the memory used by instances
176 .TP
177 .B x_mem
178 amount memory which seems to be in use but cannot be determined why or
179 by which instance; usually this means that the hypervisor has some
180 overhead or that there are other reporting errors
181 .TP
182 .B f_mem
183 the free node memory
184 .TP
185 .B r_mem
186 the reserved node memory, which is the amount of free memory needed
187 for N+1 compliance
188 .TP
189 .B t_dsk
190 total disk
191 .TP
192 .B f_dsk
193 free disk
194 .TP
195 .B pri
196 number of primary instances
197 .TP
198 .B sec
199 number of secondary instances
200 .TP
201 .B p_fmem
202 percent of free memory
203 .TP
204 .B p_fdsk
205 percent of free disk
206 .RE
207
208 .TP
209 .B -o, --oneline
210 Only shows a one-line output from the program, designed for the case
211 when one wants to look at multiple clusters at once and check their
212 status.
213
214 The line will contain four fields:
215 .RS
216 .RS 4
217 .TP 3
218 \(em
219 initial cluster score
220 .TP
221 \(em
222 number of steps in the solution
223 .TP
224 \(em
225 final cluster score
226 .TP
227 \(em
228 improvement in the cluster score
229 .RE
230 .RE
231
232 .TP
233 .BI "-O " name
234 This option (which can be given multiple times) will mark nodes as
235 being \fIoffline\fR. This means a couple of things:
236 .RS
237 .RS 4
238 .TP 3
239 \(em
240 instances won't be placed on these nodes, not even temporarily;
241 e.g. the \fIreplace primary\fR move is not available if the secondary
242 node is offline, since this move requires a failover.
243 .TP
244 \(em
245 these nodes will not be included in the score calculation (except for
246 the percentage of instances on offline nodes)
247 .RE
248 .RE
249
250 .TP
251 .BI "-n" nodefile ", --nodes=" nodefile
252 The name of the file holding node information (if not collecting via
253 RAPI), instead of the default \fInodes\fR file (but see below how to
254 customize the default value via the environment).
255
256 .TP
257 .BI "-i" instancefile ", --instances=" instancefile
258 The name of the file holding instance information (if not collecting
259 via RAPI), instead of the default \fIinstances\fR file (but see below
260 how to customize the default value via the environment).
261
262 .TP
263 .BI "-m" cluster
264 Collect data not from files but directly from the
265 .I cluster
266 given as an argument via RAPI. This work for both Ganeti 1.2 and
267 Ganeti 2.0.
268
269 .TP
270 .BI "-l" N ", --max-length=" N
271 Restrict the solution to this length. This can be used for example to
272 automate the execution of the balancing.
273
274 .TP
275 .B -v, --verbose
276 Increase the output verbosity. Each usage of this option will increase
277 the verbosity (currently more than 2 doesn't make sense) from the
278 default of zero.
279
280 .TP
281 .B -V, --version
282 Just show the program version and exit.
283
284 .SH EXIT STATUS
285
286 The exist status of the command will be zero, unless for some reason
287 the algorithm fatally failed (e.g. wrong node or instance data).
288
289 .SH ENVIRONMENT
290
291 If the variables \fBHTOOLS_NODES\fR and \fBHTOOLS_INSTANCES\fR are
292 present in the environment, they will override the default names for
293 the nodes and instances files. These will have of course no effect
294 when RAPI is used.
295
296 .SH BUGS
297
298 The program does not check its input data for consistency, and aborts
299 with cryptic errors messages in this case.
300
301 The algorithm is not perfect.
302
303 The algorithm doesn't deal with non-\fBdrbd\fR instances, and chokes
304 on input data which has such instances.
305
306 The output format is not easily scriptable, and the program should
307 feed moves directly into Ganeti (either via RAPI or via a gnt-debug
308 input file).
309
310 .SH EXAMPLE
311
312 Note that this example are not for the latest version (they don't have
313 full node data).
314
315 .SS Default output
316
317 With the default options, the program shows each individual step and
318 the improvements it brings in cluster score:
319
320 .in +4n
321 .nf
322 .RB "$" " hbal"
323 Loaded 20 nodes, 80 instances
324 Cluster is not N+1 happy, continuing but no guarantee that the cluster will end N+1 happy.
325 Initial score: 0.52329131
326 Trying to minimize the CV...
327     1. instance14  node1:node10  => node16:node10 0.42109120 a=f r:node16 f
328     2. instance54  node4:node15  => node16:node15 0.31904594 a=f r:node16 f
329     3. instance4   node5:node2   => node2:node16  0.26611015 a=f r:node16
330     4. instance48  node18:node20 => node2:node18  0.21361717 a=r:node2 f
331     5. instance93  node19:node18 => node16:node19 0.16166425 a=r:node16 f
332     6. instance89  node3:node20  => node2:node3   0.11005629 a=r:node2 f
333     7. instance5   node6:node2   => node16:node6  0.05841589 a=r:node16 f
334     8. instance94  node7:node20  => node20:node16 0.00658759 a=f r:node16
335     9. instance44  node20:node2  => node2:node15  0.00438740 a=f r:node15
336    10. instance62  node14:node18 => node14:node16 0.00390087 a=r:node16
337    11. instance13  node11:node14 => node11:node16 0.00361787 a=r:node16
338    12. instance19  node10:node11 => node10:node7  0.00336636 a=r:node7
339    13. instance43  node12:node13 => node12:node1  0.00305681 a=r:node1
340    14. instance1   node1:node2   => node1:node4   0.00263124 a=r:node4
341    15. instance58  node19:node20 => node19:node17 0.00252594 a=r:node17
342 Cluster score improved from 0.52329131 to 0.00252594
343 .fi
344 .in
345
346 In the above output, we can see:
347   - the input data (here from files) shows a cluster with 20 nodes and
348     80 instances
349   - the cluster is not initially N+1 compliant
350   - the initial score is 0.52329131
351
352 The step list follows, showing the instance, its initial
353 primary/secondary nodes, the new primary secondary, the cluster list,
354 and the actions taken in this step (with 'f' denoting failover/migrate
355 and 'r' denoting replace secondary).
356
357 Finally, the program shows the improvement in cluster score.
358
359 A more detailed output is obtained via the \fB-C\fR and \fB-p\fR options:
360
361 .in +4n
362 .nf
363 .RB "$" " hbal"
364 Loaded 20 nodes, 80 instances
365 Cluster is not N+1 happy, continuing but no guarantee that the cluster will end N+1 happy.
366 Initial cluster status:
367 N1 Name   t_mem f_mem r_mem t_dsk f_dsk pri sec  p_fmem  p_fdsk
368  * node1  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
369    node2  32762 31280 12000  1861  1026   0   8 0.95476 0.55179
370  * node3  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
371  * node4  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
372  * node5  32762  1280  6000  1861   978   5   5 0.03907 0.52573
373  * node6  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
374  * node7  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
375    node8  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
376    node9  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
377  * node10 32762  7280 12000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
378    node11 32762  7280  6000  1861   922   4   5 0.22221 0.49577
379    node12 32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
380    node13 32762  7280  6000  1861   922   4   5 0.22221 0.49577
381    node14 32762  7280  6000  1861   922   4   5 0.22221 0.49577
382  * node15 32762  7280 12000  1861  1131   4   3 0.22221 0.60782
383    node16 32762 31280     0  1861  1860   0   0 0.95476 1.00000
384    node17 32762  7280  6000  1861  1106   5   3 0.22221 0.59479
385  * node18 32762  1280  6000  1396   561   5   3 0.03907 0.40239
386  * node19 32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
387    node20 32762 13280 12000  1861   689   3   9 0.40535 0.37068
388
389 Initial score: 0.52329131
390 Trying to minimize the CV...
391     1. instance14  node1:node10  => node16:node10 0.42109120 a=f r:node16 f
392     2. instance54  node4:node15  => node16:node15 0.31904594 a=f r:node16 f
393     3. instance4   node5:node2   => node2:node16  0.26611015 a=f r:node16
394     4. instance48  node18:node20 => node2:node18  0.21361717 a=r:node2 f
395     5. instance93  node19:node18 => node16:node19 0.16166425 a=r:node16 f
396     6. instance89  node3:node20  => node2:node3   0.11005629 a=r:node2 f
397     7. instance5   node6:node2   => node16:node6  0.05841589 a=r:node16 f
398     8. instance94  node7:node20  => node20:node16 0.00658759 a=f r:node16
399     9. instance44  node20:node2  => node2:node15  0.00438740 a=f r:node15
400    10. instance62  node14:node18 => node14:node16 0.00390087 a=r:node16
401    11. instance13  node11:node14 => node11:node16 0.00361787 a=r:node16
402    12. instance19  node10:node11 => node10:node7  0.00336636 a=r:node7
403    13. instance43  node12:node13 => node12:node1  0.00305681 a=r:node1
404    14. instance1   node1:node2   => node1:node4   0.00263124 a=r:node4
405    15. instance58  node19:node20 => node19:node17 0.00252594 a=r:node17
406 Cluster score improved from 0.52329131 to 0.00252594
407
408 Commands to run to reach the above solution:
409   echo step 1
410   echo gnt-instance migrate instance14
411   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance14
412   echo gnt-instance migrate instance14
413   echo step 2
414   echo gnt-instance migrate instance54
415   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance54
416   echo gnt-instance migrate instance54
417   echo step 3
418   echo gnt-instance migrate instance4
419   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance4
420   echo step 4
421   echo gnt-instance replace-disks -n node2 instance48
422   echo gnt-instance migrate instance48
423   echo step 5
424   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance93
425   echo gnt-instance migrate instance93
426   echo step 6
427   echo gnt-instance replace-disks -n node2 instance89
428   echo gnt-instance migrate instance89
429   echo step 7
430   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance5
431   echo gnt-instance migrate instance5
432   echo step 8
433   echo gnt-instance migrate instance94
434   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance94
435   echo step 9
436   echo gnt-instance migrate instance44
437   echo gnt-instance replace-disks -n node15 instance44
438   echo step 10
439   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance62
440   echo step 11
441   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance13
442   echo step 12
443   echo gnt-instance replace-disks -n node7 instance19
444   echo step 13
445   echo gnt-instance replace-disks -n node1 instance43
446   echo step 14
447   echo gnt-instance replace-disks -n node4 instance1
448   echo step 15
449   echo gnt-instance replace-disks -n node17 instance58
450
451 Final cluster status:
452 N1 Name   t_mem f_mem r_mem t_dsk f_dsk pri sec  p_fmem  p_fdsk
453    node1  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
454    node2  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
455    node3  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
456    node4  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
457    node5  32762  7280  6000  1861  1078   4   5 0.22221 0.57947
458    node6  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
459    node7  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
460    node8  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
461    node9  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
462    node10 32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
463    node11 32762  7280  6000  1861  1022   4   4 0.22221 0.54951
464    node12 32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
465    node13 32762  7280  6000  1861  1022   4   4 0.22221 0.54951
466    node14 32762  7280  6000  1861  1022   4   4 0.22221 0.54951
467    node15 32762  7280  6000  1861  1031   4   4 0.22221 0.55408
468    node16 32762  7280  6000  1861  1060   4   4 0.22221 0.57007
469    node17 32762  7280  6000  1861  1006   5   4 0.22221 0.54105
470    node18 32762  7280  6000  1396   761   4   2 0.22221 0.54570
471    node19 32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
472    node20 32762 13280  6000  1861  1089   3   5 0.40535 0.58565
473
474 .fi
475 .in
476
477 Here we see, beside the step list, the initial and final cluster
478 status, with the final one showing all nodes being N+1 compliant, and
479 the command list to reach the final solution. In the initial listing,
480 we see which nodes are not N+1 compliant.
481
482 The algorithm is stable as long as each step above is fully completed,
483 e.g. in step 8, both the migrate and the replace-disks are
484 done. Otherwise, if only the migrate is done, the input data is
485 changed in a way that the program will output a different solution
486 list (but hopefully will end in the same state).
487
488 .SH SEE ALSO
489 .BR hn1 "(1), " hscan "(1), " ganeti "(7), " gnt-instance "(8), "
490 .BR gnt-node "(8)"