Metrics
Metrics简介
上一节安装了Node-Exporter与Prometheus。如果我们访问Node-Exporter的Metrics链接，会看到如下的类似输出（不同版本的Node Exporter可能不会一样）
每一个监控指标之前都会有一段类似于如下形式的信息：
其中HELP用于解释当前指标的含义，TYPE则说明当前指标的数据类型。比如上面的node_cpu_seconds_total表示cpu在每一种模式（mode）下的时间（秒），比如第一行node_cpu_seconds_total{cpu="0",mode="idle"} 14945.01表示cpu0处于空闲（idle）状态的时间为14945.01秒（从开机到现在）。TYPE表示该指标的类型，这里的counter表示计数器类型，它是累加的，该指标的值会一直变大。
关于指标类型，可以参考附录。
根据Metric绘制CPU使用率走势图
对于CPU使用率，我们经常关注的有两点：一是查看当前CPU的使用情况，二是查看CPU一段时间（比如一天）内使用率的走势图。其实，如果我们能计算出来每一个时间点的CPU使用率，然后把这些点连起来，那么就可以得到走势图。
首先我们来介绍一下某个时间点CPU使用率计算方法：CPU是一种不可压缩的资源，我们通常所说的某一时间点CPU使用率为百分之多少，指的是该时间点往前的一个时间段内（比如1分钟），CPU的使用时间与时间段的比例。这个时间段的长度不同，计算出来的某个时间点的CPU使用率也会不同。但是我们一般不关注这种误差，比如top命令查看cpu使用率时默认时间段为3s，可以通过top -d 10指定时间段为10s。
第二，我们在描绘走势图时，应该选择哪些时间点？其实，选择哪些时间点关系不大，但每两个时间点的间隔要一样。
上面我们可以根据node-exporter的指标node_cpu_seconds_total{cpu="0",mode="idle"}得到cpu0的空闲时间。接下来，我们来介绍如何通过这个指标，描绘CPU0的空闲率走势图。
假设我们没有Prometheus，自已如何写一个监控插件去实现这个功能。首先，这个插件应该需要定时地采集这个指标的数据并保存起来，保存起来的应该是类似于如下的数据：
timestamp
value
t0
a
t1
b
t2
c
t3
d
...
...
那么，tn时刻cpu0的空闲率计算为
通过这种方法，我们可以求出每个采样点时间CPU0的空闲率，从而描绘出CPU0空闲率的散点图。
其实，Prometheus的原理就是这样，它有一个采样间隔T，每隔时间T就会采集一个样本，然后保存到自已的时序数据库中。我们可以通过Prometheus的PromQL语句直接描绘出cpu0的空闲率的走势图。
在Prometheus的页面上进入Graph，然后输入下面的PromQL语句（关于irate函数请参考《Prometheus内置函数》）
我们就可以看到cpu0的空闲率走势图，如下
这个图其实就是一个散点图，但是如果我们把它放大，会发现这个图的每一秒上都有数据，但是我们的采样间隔是15s。也就是说，假设Prometheus是在每分钟的hh:mm:00、hh:mm:15、hh:mm:30、hh:mm:45秒采样，那么其他时间点比如hh:mm:50的cpu空闲率应该是多少呢？通过上面图的放大版，或者了解了irate函数后，我们会发现其实hh:mm:50这个点的cpu空闲率的值就是前一个采样点hh:mm:45的cpu空闲率的值。
如果我们把上面Prometheus的页面从Graph切换到Console，再执行上面的PromQL语句，会发现它返回的就是一个值，这个值就是执行PromQL语句这个时间点cpu0的空闲率。而这个时间点不一定是采样时间点，那么它的值其实就是前一个采样时间点的值。
所以，如果我们要查询当前时间cpu的空闲率，得到的就是前一个采样点时的cpu空闲率
Prometheus的API
上面我们是通过Prometheus的UI来查询CPU的空闲率。接下来，我们来介绍如何利用Prometheus的API来查询CPU的空闲率。
首先，我们可能只想查询当前时间的CPU空闲率。那么，我们使用瞬时查询（Instant Query）接口。如下：
即时查询使用的API为/api/v1/query，Query参数有query和time，其中query就是PromQL，time是时间戳（如果不指定则默认为该请求的时间戳）。该请求的返回值data.result.value是一个瞬时向量（Instant Vector），如上的返回值[1572523915.645, "0.8906666666666752"]表示在1572523915.645这个时间戳（即发起请求的时间戳）的CPU0的空闲率为0.8906666666666752。我们利用命令date -d @1572523915.645把时间戳1572523915.645换成时间就是Thu Oct 31 20:11:55 CST 2019。
第二，如果我们需要描绘一段时间内（比如最近一个小时）的CPU0空间率，那么我们可以使用Range Query（区间查询，或者叫范围查询）。如下：
区间查询的API为/api/v1/qeury_range，Query参数有query、start、end和step。query就是PromQL，start就是开始时间戳，end就是结束时间戳，step就是时间间隔。比如上面的截图中，我们查询[1572520499, 1572520799]（[Thu Oct 31 19:14:59 CST 2019, Thu Oct 31 19:19:59 CST 2019]）这个时间段内，每隔15秒的CPU0空闲率。它的返回结果如下：
data.result.values是一个区间向量（Range Vector），即每个时间点和这个时间点对应的值。那么，根据区间向量我们就可以描绘出这个时间段内CPU0的空闲率散点图。
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