Prometheus查询基础：PromQL入门指南

什么是PromQL

Prometheus Query Language (PromQL) 是Prometheus监控系统的核心查询语言，它允许用户实时选择和聚合时间序列数据。作为一种功能强大的查询语言，PromQL支持多种数据操作和分析方式，能够满足各种监控场景的需求。

查询类型

Prometheus支持两种基本查询类型：

1. 即时查询(Instant Query)：在单个时间点评估查询，返回该时刻的瞬时向量
2. 范围查询(Range Query)：在指定的时间范围内以固定间隔评估查询，返回范围向量

在Prometheus UI中，"Table"标签页用于即时查询，"Graph"标签页用于范围查询。理解这两种查询类型的区别对于有效使用Prometheus至关重要。

数据类型

PromQL表达式可以返回四种基本数据类型：

1. 瞬时向量(Instant Vector)：包含每个时间序列在特定时间点的单个样本
2. 范围向量(Range Vector)：包含每个时间序列在一段时间范围内的多个样本
3. 标量(Scalar)：简单的浮点数值
4. 字符串(String)：简单的字符串值（当前未使用）

每种数据类型适用于不同的场景，例如图形展示通常需要瞬时向量，而计算变化率则需要范围向量。

字面量

字符串字面量

PromQL支持三种字符串表示方式：

• 单引号：'this is a string'
• 双引号："this is a string"
• 反引号：`this is a string`

不同引号方式的转义规则不同，反引号内的字符串不会解析转义字符。

数值和时间字面量

PromQL支持标准的浮点数表示法，包括：

• 十进制：23, -2.43, 3.4e-9
• 十六进制：0x8f
• 特殊值：Inf, NaN, -Inf

时间持续时间可以使用以下单位后缀：

• ms：毫秒
• s：秒
• m：分钟
• h：小时
• d：天
• w：周
• y：年

例如：5m表示5分钟，等同于300秒。

时间序列选择器

瞬时向量选择器

瞬时向量选择器用于选择特定时间点的样本数据。基本语法是：

metric_name{label="value"}

例如：

http_requests_total{job="prometheus", method="GET"}

支持以下标签匹配操作符：

• =：精确匹配
• !=：不等于
• =~：正则匹配
• !~：正则不匹配

范围向量选择器

范围向量选择器用于选择一段时间范围内的样本数据，语法是在瞬时向量选择器后添加时间范围：

metric_name{label="value"}[5m]

例如：

http_requests_total{job="prometheus"}[5m]

这会返回过去5分钟内所有http_requests_total指标的样本。

查询修饰符

偏移修饰符(offset)

offset允许查询历史数据：

http_requests_total offset 5m

这会返回5分钟前的http_requests_total值。

时间戳修饰符(@)

@允许指定精确的查询时间点：

http_requests_total @ 1609746000

这会返回Unix时间戳1609746000时的http_requests_total值。

子查询

子查询允许在指定时间范围和分辨率内执行即时查询：

rate(http_requests_total[5m:1m])

这会计算过去5分钟内每分钟的请求率。

注意事项

数据陈旧性(Staleness)

Prometheus会标记不再更新的时间序列为陈旧数据。默认情况下，如果5分钟内没有新样本，时间序列将被标记为陈旧。陈旧数据不会出现在查询结果中。

查询性能

处理大量数据的查询可能会超时或导致服务器过载。建议：

1. 先在表格视图中测试查询
2. 确保查询结果集合理（数百个时间序列）
3. 对大数据集使用预计算规则

总结

PromQL是Prometheus监控系统的强大查询语言，掌握其基础知识对于有效使用Prometheus至关重要。本文介绍了PromQL的基本概念、语法和最佳实践，包括查询类型、数据类型、选择器、修饰符以及性能考虑因素。通过合理使用这些功能，您可以构建高效的监控查询，获取有价值的系统洞察。