操作符

二元运算符

Prometheus的查询语言支持基本的逻辑和算术运算符。对于两个瞬时向量之间的操作，匹配规则可被修改。

算数类二元运算符

Prometheus中存在以下二进制算术运算符：

+ (加法)
- (减法)
* (乘法)
/ (除法)
% (取余)
^ (幂/指数)

二元运算操作符支持scalar/scalar(标量/标量)、vector/scalar(向量/标量)、和vector/vector(向量/向量)之间的操作。

在两个标量之间进行操作符运算，得到的结果也是标量
在向量和标量之间，这个操作符会作用于这个向量的每个样本值上。例如：如果一个时间序列瞬时向量除以2，操作结果也是一个新的瞬时向量，且度量指标名称不变, 它是原度量指标瞬时向量的每个样本值除以2.
在两个向量之间，一个二元算术操作符作用在左边瞬时向量的每个样本值，且该样本值与操作符右边能匹配（向量匹配）上的样本值计算。结果写入到一个没有度量指标名称的瞬时向量。

比较类二元运算符

Prometheus中存在以下二进制比较运算符：

== (相等)
!= (不等)
> (大于)
< (小于)
>= (大于或等于)
<= (小于或等于)

比较二元操作符被应用于scalar/scalar（标量/标量）、vector/scalar(向量/标量)，和vector/vector（向量/向量）。比较操作符得到的结果是bool布尔类型值，返回1或者0值。

在两个标量之间的比较运算，bool结果写入到另一个结果标量中。
在瞬时向量和标量之间的比较运算，这个操作符会应用到某个当前时刻的每个时间序列数据上，如果一个时间序列数据值与这个标量比较结果是false，则这个时间序列数据被丢弃掉，如果是true, 则这个时间序列数据被保留在结果中。
在两个瞬时向量之间的比较运算，左边度量指标数据中的每个时间序列数据，与右边度量指标中的每个时间序列数据匹配，没有匹配上的，或者计算结果为false的，都被丢弃，不在结果中显示。否则将保留左边的度量指标和标签的样本数据写入瞬时向量。

逻辑/集合二元运算符

逻辑/集合二元操作符只能作用在瞬时向量，包括：

and (交集)
or (并集)
unless (补集)

例如：
vector1 and vector2 ：vector1中的每个样本数据与vector2中的所有样本数据进行标签匹配，不匹配的，全部丢弃。运算结果保留左侧向量的度量名称和值。
vector1 or vector2 ：保留vector1向量中的每一个元素，对于vector2向量元素，将不匹配vector1向量的元素，追加到结果元素中。
vector1 unless vector2 ：包含在vector1中的元素，但是该元素不在vector2向量所有元素列表中，则写入到结果集中。

向量匹配

向量之间的匹配是指右边向量中的每一个元素，在左边向量中也存在。这里有两种基本匹配行为特征：

一对一，找到这个操作符的两边向量元素的相同元素。默认情况下，操作符的格式是vector1 [operate] vector2。如果它们有相同的标签和值，则表示相匹配。ingoring关键字是指，向量匹配时可以忽略指定标签。on关键字是指，在指定标签上进行匹配。格式如下所示：

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

输入示例：

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

查询示例：

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

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

多对一和一对多矢量匹配

多对一和一对多的匹配，是指向量元素中的一个样本数据标签匹配到了多个样本数据标签。这里必须直接指定两个修饰符group_left或者group_right，左或者右决定了哪边的向量具有较高的子集。

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

这个group带标签的修饰符标签列表包含了“一对多”中的“一”一侧的额外标签。对于on标签只能是这些列表中的一个。结果向量中的每一个时间序列数据都是唯一的。
group修饰符只能被用在比较操作符和算术运算符。

查询示例：

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

在这个例子中，左向量的标签数量多于右边向量的标签数量，所以我们使用group_left。右边向量的时间序列元素匹配左边的所有相同method标签:

{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

聚合运算符

Prometheus支持下面的内置聚合操作符。这些聚合操作符被用于聚合单个瞬时向量的所有时间序列数据，把聚合的结果值存入到新的向量中。

sum (在维度上求和)
max (在维度上求最大值)
min (在维度上求最小值)
avg (在维度上求平均值)
stddev (求标准差)
stdvar (求方差)
count (统计向量元素的个数)
count_values (统计相同数据值的元素数量)
bottomk (样本值第k个最小值)
topk (样本值第k个最大值)
quantile (统计分位数)

这些操作符被用于聚合所有标签维度，或者通过without或者by子句来保留不同的维度。

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

parameter只能用于count_values, quantile, topk和bottomk。without移除结果向量中的标签集合，其他标签被保留输出。by关键字的作用正好相反，即保留结果向量中的标签集合并输出，其他标签被丢弃。keep_common子句允许保留额外的标签（在元素之间相同，但不在by子句中的标签）
count_values对每个唯一的样本值输出一个时间序列。每个时间序列都附加一个标签。这个标签的名字有聚合参数指定，同时这个标签值是唯一的样本值。每一个时间序列值是结果样本值出现的次数。
topk和bottomk与其他输入样本子集聚合不同，返回的结果中包括原始标签。by和without仅仅作用于输入向量。
例如：如果度量指标名称http_requests_total包含由group, application, instance的标签组成的时间序列数据，我们可以通过以下方式计算去除instance标签后的http请求总数：

sum(http_requests_total) without (instance) 
//等价于 
sum(http_requests_total) by (application, group)

如果我们只对我们在所有应用程序中看到的HTTP请求总数感兴趣，我们可以简单地写：

sum(http_requests_total)

count_values("version", build_version)

通过所有实例，获取http请求第5个最大值，我们可以简单地写下：

topk(5, http_requests_total)

二进制运算符优先级

以下列表显示了Prometheus中二进制运算符的优先级，按优先级从高到低排序为:

^
*, /, %
+, -
==, !=, <=, <, >=, >
and, unless
or