问题：PromQL中`and`、`or`、`unless`连接符的区别与应用场景？

Question

在PromQL中，`and`、`or`、`unless`是用于处理两个指标向量之间元素匹配关系的关键逻辑运算符，但它们的行为和适用场景各不相同。 - `and`（交集）：只保留两个向量中具有相同标签组合的元素，常用于过滤出同时满足两个条件的样本。 - `or`（并集）：将两个向量合并，并保留所有样本，若某边无匹配则补全NaN，适用于需要合并多个指标结果的场景。 - `unless`（排除）：保留左边向量中与右边不匹配的元素，用于排除特定条件的样本，如过滤掉已知的例外情况。 理解这些操作符的匹配机制和空值处理，是正确使用它们的关键。它们广泛应用于告警规则、数据过滤、指标组合等监控场景中。

Answer 1

一、PromQL逻辑运算符基础概念

PromQL（Prometheus Query Language）是用于查询和处理时间序列数据的领域特定语言。在PromQL中，逻辑运算符如 and、or 和 unless 是处理两个指标向量之间元素匹配关系的关键工具。

这些操作符的行为依赖于标签（label）的匹配机制。理解它们的工作原理对于编写高效、准确的监控查询至关重要。

• and：仅保留两个向量中标签完全匹配的元素
• or：合并两个向量，并保留所有样本，缺失时补全NaN
• unless：保留左侧向量中与右侧不匹配的元素

二、操作符详解与行为分析

1. and：交集操作

and 运算符用于过滤出两个指标向量中标签组合完全一致的数据点。

http_requests_total{job="api-server"} and http_errors_total{job="api-server"}

该查询返回的是同时出现在两个指标中的时间序列。

2. or：并集操作

or 用于合并两个指标向量，保留所有样本。若某边无匹配，则结果中该位置为NaN。

http_requests_total{job="api-server"} or http_requests_total{job="db-server"}

该查询合并了两个不同job的请求总量。

3. unless：排除操作

unless 用于从左侧向量中排除与右侧匹配的元素。

http_requests_total unless http_errors_total

该查询返回的是没有错误的HTTP请求。

三、匹配机制与空值处理

这些操作符的匹配机制基于标签集（label set）的一致性。默认情况下，PromQL使用完全匹配（full label matching）。

操作符	匹配方式	空值处理
and	完全匹配	不补全
or	合并所有	补全NaN
unless	排除匹配	不补全

四、应用场景与实际案例

1. 告警规则构建

在告警规则中，可以使用 and 来确保多个条件同时成立。

(http_requests_total > 100) and (http_errors_total > 10)

2. 数据过滤与组合

使用 unless 可以过滤掉已知的例外情况，例如：

instance:node_cpu_util:rate1m unless instance:node_cpu_util:rate1m{job="test"}

3. 指标合并与可视化

在 Grafana 中，使用 or 可以将多个指标合并为一个图表，便于比较。

http_requests_total{job="api"} or http_requests_total{job="web"}

五、流程图：操作符行为对比

graph TD A[输入指标A] --> B{操作符类型} B -->|and| C[保留共同标签] B -->|or| D[合并所有元素] B -->|unless| E[排除匹配元素] C --> F[输出交集] D --> G[输出并集] E --> H[输出左侧未匹配]