# 理解时间序列

在1.2节当中，通过Node Exporter暴露的HTTP服务，Prometheus可以采集到当前主机所有监控指标的样本数据。例如：

```
# HELP node_cpu Seconds the cpus spent in each mode.
# TYPE node_cpu counter
node_cpu{cpu="cpu0",mode="idle"} 362812.7890625
# HELP node_load1 1m load average.
# TYPE node_load1 gauge
node_load1 3.0703125
```

其中非#开头的每一行表示当前Node Exporter采集到的一个监控样本：node\_cpu和node\_load1表明了当前指标的名称、大括号中的标签则反映了当前样本的一些特征和维度、浮点数则是该监控样本的具体值。

## 样本

Prometheus会将所有采集到的样本数据以时间序列（time-series）的方式保存在内存数据库中，并且定时保存到硬盘上。time-series是按照时间戳和值的序列顺序存放的，我们称之为向量(vector). 每条time-series通过指标名称(metrics name)和一组标签集(labelset)命名。如下所示，可以将time-series理解为一个以时间为Y轴的数字矩阵：

```
  ^
  │   . . . . . . . . . . . . . . . . .   . .   node_cpu{cpu="cpu0",mode="idle"}
  │     . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   node_cpu{cpu="cpu0",mode="system"}
  │     . . . . . . . . . .   . . . . . . . .   node_load1{}
  │     . . . . . . . . . . . . . . . .   . .  
  v
    <------------------ 时间 ---------------->
```

在time-series中的每一个点称为一个样本（sample），样本由以下三部分组成：

* 指标(metric)：metric name和描述当前样本特征的labelsets;
* 时间戳(timestamp)：一个精确到毫秒的时间戳;
* 样本值(value)： 一个float64的浮点型数据表示当前样本的值。

```
<--------------- metric ---------------------><-timestamp -><-value->
http_request_total{status="200", method="GET"}@1434417560938 => 94355
http_request_total{status="200", method="GET"}@1434417561287 => 94334

http_request_total{status="404", method="GET"}@1434417560938 => 38473
http_request_total{status="404", method="GET"}@1434417561287 => 38544

http_request_total{status="200", method="POST"}@1434417560938 => 4748
http_request_total{status="200", method="POST"}@1434417561287 => 4785
```

## 指标(Metric)

在形式上，所有的指标(Metric)都通过如下格式标示：

```
<metric name>{<label name>=<label value>, ...}
```

指标的名称(metric name)可以反映被监控样本的含义（比如，`http_request_total` - 表示当前系统接收到的HTTP请求总量）。指标名称只能由ASCII字符、数字、下划线以及冒号组成并必须符合正则表达式`[a-zA-Z_:][a-zA-Z0-9_:]*`。

标签(label)反映了当前样本的特征维度，通过这些维度Prometheus可以对样本数据进行过滤，聚合等。标签的名称只能由ASCII字符、数字以及下划线组成并满足正则表达式`[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*`。

其中以`__`作为前缀的标签，是系统保留的关键字，只能在系统内部使用。标签的值则可以包含任何Unicode编码的字符。在Prometheus的底层实现中指标名称实际上是以`__name__=<metric name>`的形式保存在数据库中的，因此以下两种方式均表示的同一条time-series：

```
api_http_requests_total{method="POST", handler="/messages"}
```

等同于：

```
{__name__="api_http_requests_total"，method="POST", handler="/messages"}
```

在Prometheus源码中也可以找到指标(Metric)对应的数据结构，如下所示：

```
type Metric LabelSet

type LabelSet map[LabelName]LabelValue

type LabelName string

type LabelValue string
```


---

# Agent Instructions: Querying This Documentation

If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question.

Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter:

```
GET https://doc.cncf.vip/prometheus-handbook/parti-prometheus-ji-chu/promql/what-is-prometheus-metrics-and-labels.md?ask=<question>
```

The question should be specific, self-contained, and written in natural language.
The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.

Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.