我是否正确理解 Prometheus 的速率与增加函数？

Question

我已经仔细阅读了Prometheus documentation，但对我来说还是有点不清楚，所以我在这里确认我的理解。

（请注意，为了可能是最简单的例子我已经使用一秒作为抓取间隔、时间范围 - 即使在实践中不可能）

尽管我们每秒抓取一个计数器，但计数器的值现在是 30。为此，我们有以下时间序列：

second   counter_value    increase calculated by hand(call it ICH from now)
1             1                    1
2             3                    2
3             6                    3
4             7                    1
5            10                    3
6            14                    4
7            17                    3
8            21                    4
9            25                    4
10           30                    5

我们想在这个数据集上运行一些查询。

1.rate()
官方文件称：
"rate(v range-vector) : 计算范围向量中时间序列每秒平均增长率。"

通俗地说，这意味着我们将获得每秒的增量，而给定秒的值将是给定范围内的平均增量？

我的意思是：
rate(counter[1s]): 将匹配 ICH，因为将仅从一个值计算平均值。
rate(counter[2s]): 将在 2 秒内从增量中获取平均值，并将其分配给秒
所以在前 2 秒内，我们总共增加了 3，这意味着平均值为 1.5/秒。 最终结果：

second result
1       1,5
2       1,5
3        2
4        2
5       3,5
6       3,5
7       3,5
8       3,5
9       4,5
10      4,5

rate(counter[5s])：将在 5 秒内从增量中获取平均值，并将其分配给秒
与 [2s] 相同，但我们从 5 秒的总增量中计算平均值。 最终结果：

second result
1        2
2        2
3        2
4        2
5        2
6        4
7        4
8        4
9        4
10       4

所以时间范围越大，我们得到的结果就越平滑。这些增加的总和将与实际计数器匹配。

2.increase()
官方文件称：
“increase(v range-vector)：计算范围向量中时间序列的增量。”

对我来说，这意味着它不会在秒数之间分配平均值，而是显示给定范围的单个增量（外推）。
increase(counter[1s]): 在我看来，这将与 ICH 和 1s 的速率匹配，因为总范围和速率的基本粒度匹配。
increase(counter[2s])： 前 2 秒给了我们总共 3 的增量，所以 2.seconds 会得到 3 的值，以此类推...

  second result   
    1        3*  
    2        3
    3        4*
    4        4
    5        7*
    6        7
    7        7*
    8        7
    9        9*
    10       9

*在我看来，这些值是指每秒覆盖的外推值。

我理解得很好还是远非如此？

Answer 1

**解释分析反方向的问题**

假设我们有

rate(some_metric_name_count [3m]) = 2

这意味着在该时间点之前的 3 分钟间隔内，该时间点计数器每秒增加 2，并且在 3 分钟之后，此计数器的增加量为 2*180（秒）= 360。

这也意味着在这种情况下：

increase(some_metric_name_count [3m]) ~ 360

引擎盖下有轻微的近似值，主要是针对第一个时间点，因此绝对误差可能为 2，这意味着：

increase(some_metric_name_count [3m]) = 360 +/- 2

涵盖 [358, 362] 的区间，包括区间的结束

Answer 2

在理想情况下（您的样本时间戳正好在第二个，而您的规则评估恰好在第二个发生）rate(counter[1s]) 将准确返回您的 ICH 值，rate(counter[5s]) 将返回该 ICH 的平均值和前 4. 除了第 1 秒的 ICH 是 0，而不是 1，因为没有人知道你的计数器什么时候为零：也许它就在那里增加，也许它昨天增加，从那时起一直保持在 1。 （这就是为什么当计数器第一次出现值为 1 时您不会看到增加的原因——因为您的代码刚刚创建并增加了它。）

increase(counter[5s]) 正是 rate(counter[5s]) * 5（而increase(counter[2s]) 正是 rate(counter[2s]) * 2）。

现在在现实世界中发生的情况是，您的样本并不是在每一秒都准确地收集，并且规则评估也不会在第二秒准确地发生。因此，如果您有一堆（或多或少）相隔 1 秒的样本，并且您使用 Prometheus 的rate(counter[1s])，您将不会得到任何输出。这是因为 Prometheus 所做的是获取 1 秒范围内的所有样本 [now() - 1s, now()]（在绝大多数情况下将是单个样本），然后尝试计算速率并失败。

如果您查询rate(counter[5s]) OTOH，Prometheus 将选取[now() - 5s, now] 范围内的所有样本（5 个样本，平均覆盖大约 4 秒，例如 [t1, v1], [t2, v2], [t3, v3], [t4, v4], [t5, v5]）和（假设您的计数器没有在间隔）将返回(v5 - v1) / (t5 - t1)。 IE。它实际上计算了大约 4 秒而不是 5 秒的增长率。​​p>

increase(counter[5s]) 将返回(v5 - v1) / (t5 - t1) * 5，因此增加的速率大约为 4 秒，外推到 5 秒。

由于样本的间距不精确，rate 和 increase 通常都会为整数计数器返回浮点值（这对于 rate 来说很有意义，但对于 increase 来说意义不大）。