Prometheus 指标查询结果运算

Prometheus 的查询语句支持运算,可以使用二元运算符(算术运算符、比较运算符、集合运算符)和聚合运算符直接操作查询出来的数据集,也可以使用 Prometheus 提供的查询函数进行更复杂的运算。

运算符操作的对象主要是 Instant vector、Scalar 类型。操作对象中存在 Instant vector 时,需要知道数组成员如何配对。

vector 的配对问题

操作数是两个 vector 时,vector 之间的配对关系可以是 1:1、1:N、N:1。

1:1,左边 vector 中数据 与 右边 vector 中拥有相同 label 的数据配对,可以用 ignoring 忽略部分 label,或者用 on 指定配对使用的 label,用法如下:

<vector expr> <bin-op> ignoring(<label list>) <vector expr>
<vector expr> <bin-op> on(<label list>) <vector expr>

1:N,N:1,group_left 表示右边 vector 中的一个成员会匹配左边的 vector 中的多个成员,group_right 反过来,左边 vector 中的一个成员会匹配右边的 vector 中的多个成员,group 指定的是 N。ignoring 和 on 分别用于删减用于匹配的 label 、指定用于匹配的 label:

<vector expr> <bin-op> ignoring(<label list>) group_left(<label list>) <vector expr>
<vector expr> <bin-op> on(<label list>) group_left(<label list>) <vector expr>

<vector expr> <bin-op> ignoring(<label list>) group_right(<label list>) <vector expr>
<vector expr> <bin-op> on(<label list>) group_right(<label list>) <vector expr>

vector 配对示例

假设 Prometheus 中存放下面两个指标数据:

method_code:http_errors:rate5m{method="get", code="500"}  24
method_code:http_errors:rate5m{method="get", code="404"}  30
method_code:http_errors:rate5m{method="put", code="501"}  3
method_code:http_errors:rate5m{method="post", code="500"} 6
method_code:http_errors:rate5m{method="post", code="404"} 21

method:http_requests:rate5m{method="get"}  600
method:http_requests:rate5m{method="del"}  34
method:http_requests:rate5m{method="post"} 120

1:1 配对,计算每个方法中 500 错误的占比,因为 method:http_requests:rate5m 没有名为 code 的 label,所以用 ignoring 忽略 code,只剩下 method label 用于配对 :

method_code:http_errors:rate5m{code="500"} / ignoring(code) method:http_requests:rate5m

结果如下:

{method="get"}  0.04            //  24 / 600
{method="post"} 0.05            //   6 / 120

N:1 配对,计算每个方法中所有错误码的占比,多个错误代码对应一类请求:

method_code:http_errors:rate5m / ignoring(code) group_left method:http_requests:rate5m

结果如下:

{method="get", code="500"}  0.04            //  24 / 600
{method="get", code="404"}  0.05            //  30 / 600
{method="post", code="500"} 0.05            //   6 / 120
{method="post", code="404"} 0.175           //  21 / 120

二元运算

两组查询出来的数据集之间的运算。

算术运算符

算术运算符支持:

+、-、*、/(除法)、%(取模)、^(指数)。

比较运算符

比较运算符支持:

==、!=、>、<、>=、<=

集合运算符

集合运算符支持:

and(交集)、or(并集)、unless(差集)

集合运算符需要特别说明一下,vector1 and vector2 的意思从 vector1 中取出满足 vetctor2 筛选条件的指标,例如下面的表达式:

http_server_requests_count{status="200"} and http_server_requests_count{method="POST",instance="10.12.3.5:8866"}

等同于:

http_server_requests_count{status="200",method="POST",instance="10.12.3.5:8866"}

vector1 or vector2 是取出 vector1 的所有成员 和 vector2 中不满足 vector1 的筛选条件的成员。

## 结果中包含所有满足 method="POST" 的数据,如果重复选择 or 之前的数据。
http_server_requests_count{status="200",instance="10.12.3.5:8866"} or http_server_requests_count{method="POST"}

vector1 unless vector2 取出不满足 vector2 筛选条件的所有 vector1 的成员:

http_server_requests_count{status="200",instance="10.12.3.5:8866"} unless http_server_requests_count{method="POST"}

等同于:

http_server_requests_count{status="200",instance="10.12.3.5:8866",method!="POST"}

聚合运算

聚合运算符形态上与函数类似,用于分析查询得到的数据集。

<aggr-op>([parameter,] <vector expression>) [without|by (<label list>)]

部分聚合运算符需要输入参数(parameter),例如 count_values、bottomk、topk 、quantile。支持分组聚合,分组聚合时,可以用 without 忽略指定的 label,或者 by 指定分组使用的 label:

sum:    求和
min:    最小值
max:    最大值
avg:    平均值
stddev: 平方差(stdvar的平方根)
stdvar: 方差
count:  计数
count_values: 统计每个值出现的次数
bottomk: 取结果中最小的 k 位数
topk:    取结果中最大的 k 位数
quantile: 取分位数 (0 ≤ φ ≤ 1)

统计每个值出现的次数

统计每个值出现的次数,参数为结果中的字符串名称:

count_values("str",http_server_requests_count{status="200",instance="10.12.3.5:8866"})

prometheus数据聚合结果:统计每个值出现的次数

取前 k 位/后 k 位

取结果中最小(bottomk)和最大(topk)的 k 位数,参数为 k:

bottomk(2,http_server_requests_count{status="200",instance="10.12.3.5:8866"})
topk(2,http_server_requests_count{status="200",instance="10.12.3.5:8866"})

prometheus数据聚合结果:取结果中最小的K位数

取分位数

取第 0.3 分位数,输入参数为分位位置:

quantile(0.3,http_server_requests_count{status="200",instance="10.12.3.5:8866"})

prometheus数据聚合结果:取0.3分位的数值

参考

  1. 李佶澳的博客

微信公众号:我的网课 微信公众号:我的资产

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