PromQL 基础查询

介绍

现在，Prometheus 已经从 Node Exporter 收集指标，你可以开始针对这些数据提出问题。

Prometheus 有自己的查询语言，称为 PromQL（Prometheus Query Language）。

PromQL 很重要，因为只有在能够筛选、组合并计算原始指标，从中得到有意义的答案时，原始指标才真正有用。

从这里开始，监控就不再只是收集数据，而是进一步分析数据。Prometheus 的价值不仅在于存储数字，还在于 PromQL 能将这些数字转换成问题和答案。

在本实验中，你将提出三类问题：

简单事实：「有多少可用内存？」
速率：「CPU 工作得有多快？」
数学计算：「内存已使用了百分之多少？」

你将使用 Prometheus Web Interface（Web Service）输入这些问题并查看答案。

查询可用内存

在本步骤中，你将查询可用内存的字节数，并保存响应。

先从一个简单事实开始：我们想知道还有多少可用内存（RAM）。

先打开 Prometheus 界面：

点击 LabEx 界面左上角菜单中的 Prometheus 标签，打开仪表板。

界面加载后，找到醒目的搜索栏。你将在这里输入要向 Librarian 提出的问题。

在搜索栏中输入以下查询：

node_memory_MemFree_bytes

这段文本是表示「可用内存」的数据点名称。输入后，点击 Execute 按钮。

查询可用内存

查看结果：

你应该会在「Value」列中看到一个数字。这个数字可能大得出乎意料，例如 5204746240。这是正常的，因为计算机使用 Bytes 统计内存，而 Bytes 是非常小的单位。

注意：有时「Value」列中的数字可能会被 Labby 聊天窗口遮挡。如果看不到该值，可以暂时关闭 Labby 对话框来查看数字，查看完成后再重新打开。

为了确认查询结果正确（因为我们无法看到你的屏幕），请在终端中运行以下命令，将答案保存到文件：

curl "http://localhost:9090/api/v1/query?query=node_memory_MemFree_bytes" > ~/project/free_memory.json

cat ~/project/free_memory.json

{"status":"success","data":{"resultType":"vector","result":[{"metric":{"__name__":"node_memory_MemFree_bytes","instance":"localhost:9100","job":"node_exporter"},"value":[1768698428.127,"4001128448"]}]}}

查询 CPU 速率

在本步骤中，你将使用 rate() 查询 CPU 计数器增长的速率。

现在来看一个更难的问题。

汽车的速度表不会显示「行驶总里程」，而是显示「每小时行驶的英里数」（速度）。

CPU 使用率的情况类似。Prometheus 会记录「CPU 从启动以来工作的总秒数」。这个数字会不断增大。

这类指标称为计数器（counter），因为它们会随着时间累积。要了解当前的运行情况，通常需要使用 rate() 这样的函数，将累计增长转换为按时间计算的信号。

要查看「CPU 当前工作得有多繁忙」，我们需要计算速率（速度）。

问题：

rate(node_cpu_seconds_total[1m])

分解说明：

node_cpu_seconds_total：原始数据（总秒数）。
[1m]：「查看最近 1 分钟的数据。」
rate(...)：「计算这个数字在该分钟内增长的速度。」

在 Web UI 中尝试：

将查询 rate(node_cpu_seconds_total[1m]) 粘贴到搜索栏中，然后点击 Execute。你很可能会看到许多行数字，因为计算机通常有多个 CPU 核心！

保存答案（用于验证）：

curl -g "http://localhost:9090/api/v1/query?query=rate(node_cpu_seconds_total[1m])" > ~/project/cpu_rate.json

-g（--globoff）选项禁用 curl 的 URL 通配扩展，使 curl 原样发送 [1m] 中的方括号，而不会将它们解释为 URL 范围。Shell 引号使完整的查询 URL 保持为一个参数。

计算百分比

在本步骤中，你将把内存指标组合成百分比。

「有 5 亿 Bytes 可用」不容易理解，而「剩余 50%」就很直观。

Prometheus 可以帮你完成数学计算。

正是这种算术能力让 PromQL 在运维场景中非常强大。你可以将多个底层指标组合起来，生成更高层次的健康指标，方便人们理解。

我们想知道：内存已使用了百分之多少？

计算公式为：$$ \text{已使用百分比} = \frac{\text{总内存} - \text{可用内存}}{\text{总内存}} \times 100 $$

PromQL 查询：

(node_memory_MemTotal_bytes - node_memory_MemFree_bytes) / node_memory_MemTotal_bytes * 100

在 Web UI 中尝试：

将这条较长的数学表达式粘贴到搜索栏中，然后点击 Execute。你应该会看到一个数字，例如 45.2。这表示你的内存已使用 45.2%。

保存答案：

curl "http://localhost:9090/api/v1/query?query=(node_memory_MemTotal_bytes-node_memory_MemFree_bytes)/node_memory_MemTotal_bytes*100" > ~/project/memory_usage.json