Add reading the file names from env vars
[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
254 .I nodes
255 file.
256
257 .TP
258 .BI "-i" instancefile ", --instances=" instancefile
259 The name of the file holding instance information (if not collecting
260 via RAPI), instead of the default
261 .I instances
262 file.
263
264 .TP
265 .BI "-m" cluster
266 Collect data not from files but directly from the
267 .I cluster
268 given as an argument via RAPI. This work for both Ganeti 1.2 and
269 Ganeti 2.0.
270
271 .TP
272 .BI "-l" N ", --max-length=" N
273 Restrict the solution to this length. This can be used for example to
274 automate the execution of the balancing.
275
276 .TP
277 .B -v, --verbose
278 Increase the output verbosity. Each usage of this option will increase
279 the verbosity (currently more than 2 doesn't make sense) from the
280 default of zero.
281
282 .TP
283 .B -V, --version
284 Just show the program version and exit.
285
286 .SH EXIT STATUS
287
288 The exist status of the command will be zero, unless for some reason
289 the algorithm fatally failed (e.g. wrong node or instance data).
290
291 .SH BUGS
292
293 The program does not check its input data for consistency, and aborts
294 with cryptic errors messages in this case.
295
296 The algorithm is not perfect.
297
298 The algorithm doesn't deal with non-\fBdrbd\fR instances, and chokes
299 on input data which has such instances.
300
301 The output format is not easily scriptable, and the program should
302 feed moves directly into Ganeti (either via RAPI or via a gnt-debug
303 input file).
304
305 .SH EXAMPLE
306
307 Note that this example are not for the latest version (they don't have
308 full node data).
309
310 .SS Default output
311
312 With the default options, the program shows each individual step and
313 the improvements it brings in cluster score:
314
315 .in +4n
316 .nf
317 .RB "$" " hbal"
318 Loaded 20 nodes, 80 instances
319 Cluster is not N+1 happy, continuing but no guarantee that the cluster will end N+1 happy.
320 Initial score: 0.52329131
321 Trying to minimize the CV...
322     1. instance14  node1:node10  => node16:node10 0.42109120 a=f r:node16 f
323     2. instance54  node4:node15  => node16:node15 0.31904594 a=f r:node16 f
324     3. instance4   node5:node2   => node2:node16  0.26611015 a=f r:node16
325     4. instance48  node18:node20 => node2:node18  0.21361717 a=r:node2 f
326     5. instance93  node19:node18 => node16:node19 0.16166425 a=r:node16 f
327     6. instance89  node3:node20  => node2:node3   0.11005629 a=r:node2 f
328     7. instance5   node6:node2   => node16:node6  0.05841589 a=r:node16 f
329     8. instance94  node7:node20  => node20:node16 0.00658759 a=f r:node16
330     9. instance44  node20:node2  => node2:node15  0.00438740 a=f r:node15
331    10. instance62  node14:node18 => node14:node16 0.00390087 a=r:node16
332    11. instance13  node11:node14 => node11:node16 0.00361787 a=r:node16
333    12. instance19  node10:node11 => node10:node7  0.00336636 a=r:node7
334    13. instance43  node12:node13 => node12:node1  0.00305681 a=r:node1
335    14. instance1   node1:node2   => node1:node4   0.00263124 a=r:node4
336    15. instance58  node19:node20 => node19:node17 0.00252594 a=r:node17
337 Cluster score improved from 0.52329131 to 0.00252594
338 .fi
339 .in
340
341 In the above output, we can see:
342   - the input data (here from files) shows a cluster with 20 nodes and
343     80 instances
344   - the cluster is not initially N+1 compliant
345   - the initial score is 0.52329131
346
347 The step list follows, showing the instance, its initial
348 primary/secondary nodes, the new primary secondary, the cluster list,
349 and the actions taken in this step (with 'f' denoting failover/migrate
350 and 'r' denoting replace secondary).
351
352 Finally, the program shows the improvement in cluster score.
353
354 A more detailed output is obtained via the \fB-C\fR and \fB-p\fR options:
355
356 .in +4n
357 .nf
358 .RB "$" " hbal"
359 Loaded 20 nodes, 80 instances
360 Cluster is not N+1 happy, continuing but no guarantee that the cluster will end N+1 happy.
361 Initial cluster status:
362 N1 Name   t_mem f_mem r_mem t_dsk f_dsk pri sec  p_fmem  p_fdsk
363  * node1  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
364    node2  32762 31280 12000  1861  1026   0   8 0.95476 0.55179
365  * node3  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
366  * node4  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
367  * node5  32762  1280  6000  1861   978   5   5 0.03907 0.52573
368  * node6  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
369  * node7  32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
370    node8  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
371    node9  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
372  * node10 32762  7280 12000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
373    node11 32762  7280  6000  1861   922   4   5 0.22221 0.49577
374    node12 32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
375    node13 32762  7280  6000  1861   922   4   5 0.22221 0.49577
376    node14 32762  7280  6000  1861   922   4   5 0.22221 0.49577
377  * node15 32762  7280 12000  1861  1131   4   3 0.22221 0.60782
378    node16 32762 31280     0  1861  1860   0   0 0.95476 1.00000
379    node17 32762  7280  6000  1861  1106   5   3 0.22221 0.59479
380  * node18 32762  1280  6000  1396   561   5   3 0.03907 0.40239
381  * node19 32762  1280  6000  1861  1026   5   3 0.03907 0.55179
382    node20 32762 13280 12000  1861   689   3   9 0.40535 0.37068
383
384 Initial score: 0.52329131
385 Trying to minimize the CV...
386     1. instance14  node1:node10  => node16:node10 0.42109120 a=f r:node16 f
387     2. instance54  node4:node15  => node16:node15 0.31904594 a=f r:node16 f
388     3. instance4   node5:node2   => node2:node16  0.26611015 a=f r:node16
389     4. instance48  node18:node20 => node2:node18  0.21361717 a=r:node2 f
390     5. instance93  node19:node18 => node16:node19 0.16166425 a=r:node16 f
391     6. instance89  node3:node20  => node2:node3   0.11005629 a=r:node2 f
392     7. instance5   node6:node2   => node16:node6  0.05841589 a=r:node16 f
393     8. instance94  node7:node20  => node20:node16 0.00658759 a=f r:node16
394     9. instance44  node20:node2  => node2:node15  0.00438740 a=f r:node15
395    10. instance62  node14:node18 => node14:node16 0.00390087 a=r:node16
396    11. instance13  node11:node14 => node11:node16 0.00361787 a=r:node16
397    12. instance19  node10:node11 => node10:node7  0.00336636 a=r:node7
398    13. instance43  node12:node13 => node12:node1  0.00305681 a=r:node1
399    14. instance1   node1:node2   => node1:node4   0.00263124 a=r:node4
400    15. instance58  node19:node20 => node19:node17 0.00252594 a=r:node17
401 Cluster score improved from 0.52329131 to 0.00252594
402
403 Commands to run to reach the above solution:
404   echo step 1
405   echo gnt-instance migrate instance14
406   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance14
407   echo gnt-instance migrate instance14
408   echo step 2
409   echo gnt-instance migrate instance54
410   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance54
411   echo gnt-instance migrate instance54
412   echo step 3
413   echo gnt-instance migrate instance4
414   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance4
415   echo step 4
416   echo gnt-instance replace-disks -n node2 instance48
417   echo gnt-instance migrate instance48
418   echo step 5
419   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance93
420   echo gnt-instance migrate instance93
421   echo step 6
422   echo gnt-instance replace-disks -n node2 instance89
423   echo gnt-instance migrate instance89
424   echo step 7
425   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance5
426   echo gnt-instance migrate instance5
427   echo step 8
428   echo gnt-instance migrate instance94
429   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance94
430   echo step 9
431   echo gnt-instance migrate instance44
432   echo gnt-instance replace-disks -n node15 instance44
433   echo step 10
434   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance62
435   echo step 11
436   echo gnt-instance replace-disks -n node16 instance13
437   echo step 12
438   echo gnt-instance replace-disks -n node7 instance19
439   echo step 13
440   echo gnt-instance replace-disks -n node1 instance43
441   echo step 14
442   echo gnt-instance replace-disks -n node4 instance1
443   echo step 15
444   echo gnt-instance replace-disks -n node17 instance58
445
446 Final cluster status:
447 N1 Name   t_mem f_mem r_mem t_dsk f_dsk pri sec  p_fmem  p_fdsk
448    node1  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
449    node2  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
450    node3  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
451    node4  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
452    node5  32762  7280  6000  1861  1078   4   5 0.22221 0.57947
453    node6  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
454    node7  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
455    node8  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
456    node9  32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
457    node10 32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
458    node11 32762  7280  6000  1861  1022   4   4 0.22221 0.54951
459    node12 32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
460    node13 32762  7280  6000  1861  1022   4   4 0.22221 0.54951
461    node14 32762  7280  6000  1861  1022   4   4 0.22221 0.54951
462    node15 32762  7280  6000  1861  1031   4   4 0.22221 0.55408
463    node16 32762  7280  6000  1861  1060   4   4 0.22221 0.57007
464    node17 32762  7280  6000  1861  1006   5   4 0.22221 0.54105
465    node18 32762  7280  6000  1396   761   4   2 0.22221 0.54570
466    node19 32762  7280  6000  1861  1026   4   4 0.22221 0.55179
467    node20 32762 13280  6000  1861  1089   3   5 0.40535 0.58565
468
469 .fi
470 .in
471
472 Here we see, beside the step list, the initial and final cluster
473 status, with the final one showing all nodes being N+1 compliant, and
474 the command list to reach the final solution. In the initial listing,
475 we see which nodes are not N+1 compliant.
476
477 The algorithm is stable as long as each step above is fully completed,
478 e.g. in step 8, both the migrate and the replace-disks are
479 done. Otherwise, if only the migrate is done, the input data is
480 changed in a way that the program will output a different solution
481 list (but hopefully will end in the same state).
482
483 .SH SEE ALSO
484 .BR hn1 "(1), " hscan "(1), " ganeti "(7), " gnt-instance "(8), "
485 .BR gnt-node "(8)"