1. PromQL简介
Prometheus提供了一种称为PromQL（Prometheus查询语言）的功能查询语言，使用户可以实时选择和汇总时间序列数据。表达式的结果既可以显示为图形，也可以在Prometheus的表达式浏览器中显示为表格数据，也可以由外部系统通过HTTP API使用。
参考文档：
2. 基本概念
2.1. 指标（Metric）
指标是一种测量数据，通常由名称和一组标签组成。
指标（样本）格式：
1 | metric_name [ {label_name="label_value"} ] value [ timestamp ] |
指标说明：
- metric_name：指标名称（本质是
__name__的标签值），只能使用字母、数字、下划线和冒号，区分大小写，不能以下划线和数字开头 - value：指标值，是一个float格式的数据
- label_name：标签名称，只能使用字母、数字和下划线，区分大小写，不能以下划线和数字开头
- label_value：标签值，字符串
- timestamp：时间戳，类型为int64（从1970-01-01 00:00:00以来的毫秒数），timestamp可选，默认为当前时间
- 注释：
#号开头表示注释 - 指标组：具有相同 metric_name 的样本必须按照一个组的形式排列，并且每一行必须是唯一的指标名称和标签键值对组合
- 两种指标类型：Gauge是当前状态的数值，Counter是一个永远递增的数值。
指标示例：
1 | http_requests_total{host="www.voidking.com", method="GET", status="200"} 34 |
该指标组表示 HTTP GET 请求中状态码为 200 的计数，host 、method 和 status 是标签。
2.2. 时间序列（Time Series）
时间序列是一系列具有相同指标和标签组合的数据点，按时间排序。
Prometheus会将所有采集到的指标数据以时间序列（time-series）的方式保存在内存数据库中，并且定时保存到硬盘上。
时间序列示例：
1 | http_request_total{host="www.voidking.com", method="GET", status="200"}@1434417560000 => 30 |
我们可以将time-series理解为一个数字矩阵，X轴是时间戳，Y轴是指标。
3. PromQL表达式
3.1. 基本选择器
基本选择器用于从 Prometheus 中选择特定的时间序列数据。它通过指标名称和标签条件来过滤数据。
例如：
1 | http_requests_total{method="GET", status="200"} |
这个表达式选择了当前时刻所有 HTTP GET 请求中状态码为 200 的时间序列，是瞬时数据（瞬时向量）。
Prometheus绘图时，只接受瞬时向量。
3.2. 操作符
PromQL 支持多种操作符，用于在表达式中进行逻辑运算、比较和匹配。常见操作符有：
==：等于!=：不等于=~：正则表达式匹配!~：不匹配正则表达式and、or：逻辑与、逻辑或
PromQL 中的所有正则表达式都使用RE2语法。
例如：
1 | http_requests_total{method=~"POST|PUT"} and status="500" |
这个表达式选择了所有方法为 POST 或 PUT 且状态码为 500 的时间序列。
3.3. 时间范围选择
PromQL 允许我们选择特定时间范围内的数据，用于计算速率、增量等。例如：
1 | http_requests_total[5m] |
这个表达式选择了过去 5 分钟内的 HTTP 请求计数，是范围数据（范围向量）。
持续时间以数字指定，后面跟着单位。
单位标识：s - seconds，m - minutes，h - hours，d - days，w - weeks，y - years
3.4. 偏移量
偏移量允许更改查询中各个瞬时向量和范围向量的时间偏移。
1 | http_requests_total offset 5m |
3.5. 聚合函数
聚合函数用于对时间序列数据进行聚合计算，从而获得更高级别的洞察力。常见的聚合函数有：
sum：求和，所有指标名相同的指标求和avg：平均值，所有指标名相同的指标求平均值min：最小值，所有指标名相同的指标求最小值max：最大值，所有指标名相同的指标求最大指count：计数，计算指标名相同的指标的数量
例如：
1 | sum(http_requests_total) by (method) |
这个表达式按照 HTTP 请求方法对请求计数进行了求和。
使用 by 关键字，我们可以按照指定的标签对时间序列数据进行分组，从而进行聚合操作。
3.6. 向量操作和标量操作
PromQL 支持对向量（time series vectors）和标量（scalar）之间进行操作。例如：
1 | http_requests_total + 100 |
这个表达式将每个时间序列的值都增加了 100。
3.7. 函数调用
PromQL 提供了多种内置函数，用于执行各种操作，如计算速率、计算增量、应用分位数等。常见函数有：
rate：计算速率，根据指定的时间范围内的第一个数据点和最后一个数据点的值，计算它们之间的增加量，并将结果转化为每秒的速率，结果单位是数据单位 per secondincrease：计算增量，根据指定的时间范围内的第一个数据点和最后一个数据点的值，计算它们之间的增加量histogram_quantile：计算分位数，计算数据在不同区间的频率irate：计算速率，根据最后两个点的差值来计算增加量，并将结果转化为每秒的速率，结果单位是数据单位 per second。此时的数据范围不是用来计算的，而是用来限制向前找点的时间范围的，时间范围内没有点，这个点的计算就放弃了。
例如：
1 | rate(http_requests_total[1h]) |
这个表达式计算了过去 1 小时内 HTTP 请求计数的速率。
函数通常需要接受一个或多个参数，参数可以是指标、标量、向量等。上例中的http_requests_total[1h]就是参数。
1 | increase(http_requests_total[5m]) |
这个表达式计算了过去 5 分钟内 HTTP 请求的增量。
1 | histogram_quantile(0.95, http_request_duration_seconds_bucket) |
这个表达式计算了 HTTP 请求持续时间的分布中的 95 分位数值，即在所有持续时间中，95% 的请求的持续时间小于等于这个值。
3.8. 注释
在 PromQL 中，我们可以使用 # 来添加注释，以提高查询的可读性。例如：
1 | # Calculate the error rate of HTTP requests |
这个表达式计算了过去 1 小时内 HTTP 请求状态码以 “5” 开头（表示服务器错误）的时间序列的速率。
3.9. 子查询
子查询对给定的范围进行即时查询。子查询的结果是范围向量。
语法：
1 | <instant_query> '[' <range> ':' [<resolution>] ']' [ offset <duration> ] |
resolution是可选的。默认值为全局评估间隔。
4. 例子
4.1. 简单时间序列查询
1 | http_requests_total |
4.2. 子查询
1 | rate(http_requests_total[5m])[30m:1m] |
4.3. 函数运算等
1 | rate(http_requests_total[5m]) |
