zhangguanzhang's Blog

prometheus的rate与irate内部是如何计算的

字数统计: 905阅读时长: 4 min
2020/07/30 Share

由来

市面上的翻译误导人,压根不是啥平均增长率,看了下源码和实际算下来让大家好理解

rate

主要代码是在 https://github.com/prometheus/prometheus/blob/master/promql/functions.goextrapolatedRatefuncRate,funcRate为

1
2
3
func funcRate(vals []parser.Value, args parser.Expressions, enh *EvalNodeHelper) Vector {
return extrapolatedRate(vals, args, enh, true, true)
}

它的前后还有funcDeltafuncIncrease对应promql的deltaincrease,这俩函数内部都是调用的extrapolatedRate,主要区别是通过向extrapolatedRate函数传递最后的两个布尔标志位的差异,来在extrapolatedRate内部进行差异化计算,也就是说ratedeltaincrease的部分数学计算逻辑是一样的。

funcRateextrapolatedRate最后俩实参格式为isCounter bool, isRate bool,所以rate只能用在counter的 metrics 类型上进行计算。

数据点的选取

先看这段代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
var (
counterCorrection float64
lastValue float64
)
for _, sample := range samples.Points {
if isCounter && sample.V < lastValue {
counterCorrection += lastValue
}
lastValue = sample.V
}
resultValue := lastValue - samples.Points[0].V + counterCorrection

counterCorrection是字面意思修正数值,counter会reset,例如exporter重启了。例如60秒内有下面6数值,在第四个数字后面发生了重置

1
2 4 6 8 2 4

2小于lastValue 8,所以counterCorrection = 8

最后的 resultValue = 4 + 8 - 2,当然,重置的情况很少,这里如果不重置用数据2 4 6 8 10 12算就是最后一个值减去第一个值resultValue = 12 - 2 + 0和重置算得一样

计算的算式

是结果除以时间的秒数

1
2
3
if isRate {
resultValue = resultValue / ms.Range.Seconds()
}

对比下irate

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
// 取最后一个数据点
lastSample := samples.Points[len(samples.Points)-1]
// 取倒数第二个数据点
previousSample := samples.Points[len(samples.Points)-2]

var resultValue float64
if isRate && lastSample.V < previousSample.V {
// counter重置则取最后一个值.
resultValue = lastSample.V
} else {
// 最后一个点数值 - 倒数第二个数值
resultValue = lastSample.V - previousSample.V
}
// 最后两个点的时间间隔
sampledInterval := lastSample.T - previousSample.T
if sampledInterval == 0 {
// Avoid dividing by 0.
return out
}

if isRate {
// 转换成秒,然后结果除以秒数
resultValue /= float64(sampledInterval) / 1000
}

结论

官方文档和市面上的 gitbook 都是把rate翻译成增长率是错误的,应该是平均每秒增长了多少数值。按照实践来算下,同时查询node_time_seconds[1m]rate(node_time_seconds[1m])。我们手动计算下看看是否和rate的结果一致

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
$ node_time_seconds[1m]
node_time_seconds{instance="exporter:9100",job="node-resources"}
1596077182.3093214 @1596077182.307 // 第一个点
1596077192.3132203 @1596077192.307
1596077202.311446 @1596077202.307
1596077212.309673 @1596077212.307
1596077222.316771 @1596077222.307
1596077232.3151288 @1596077232.307 // 最后一个点
node_time_seconds{instance="10.0.23.29:9100",job="node-resources"}
1596077178.6314309 @1596077178.633 // 第一个点
1596077188.6312084 @1596077188.633
1596077198.633293 @1596077198.634
1596077208.6332283 @1596077208.634
1596077218.6320524 @1596077218.633
1596077228.635078 @1596077228.633 // 最后一个点

$ rate(node_time_seconds[1m])
{instance="exporter:9100",job="node-resources"} 1.0001161479949952
{instance="10.0.23.29:9100",job="node-resources"} 1.0000729417800902

先用10.0.23.29这个 instance 算,

1
2
3
4
(1596077228.635078 - 1596077178.6314309) / (1596077228.633 - 1596077178.633)
// web上的时间是秒数的,go的time是多了三个单位,所以代码里/1000转换成秒这里不需要除以1000
上面式子左边和右边算是下面结果:
50.003647089 / 50 = 1.00007294178

谷歌搜的在线计算器算的(比windows的calc精度高一些),由于是float64,所以精度丢失了一些。结果一样。再算下另一个 instance

1
2
3
(1596077232.3151288 - 1596077182.3093214) /
(1596077232.307 - 1596077182.307)
50.0058073997 / 50 = 1.00011614799

increase是最后一个点减去第一个点,不除以秒数。所以在 counter 没发生重置情况下,下面两个是相等的

1
increase(node_time_seconds[1m]) / 60 == rate(node_time_seconds[1m])
CATALOG
  1. 1. 由来
    1. 1.1. rate
    2. 1.2. 数据点的选取
    3. 1.3. 计算的算式
    4. 1.4. 对比下irate
    5. 1.5. 结论