PromQL Data Type

Docs

Theory, Analysis

PromQL Data Type

PromQL의 Data Type을 정리한다.

1. PromQL Data Type

PromQL에는 String, Scalar, Instant Vector, Range Vector 4가지 Data Type이 존재한다.

1.1. String

String Type은 의미 그대로 문자열을 나타내는 Data Type이다. “"(큰따옴표)로 표현된다. [Figure 1]에서 “ssup2” 문자열로 질의시 String Type인걸 확인할 수 있다.

1.2. Scalar

Scalar Type은 의미 그대로 값을 나타내는 Data Type이다. 정수, 실수 모두 표현할 수 있다. [Figure 2]에서 정수 10 질의시 Scalar Type인걸 확인할 수 있다. [Figure 3]에서 실수 1.1 질의시에도 Scalar Type인걸 확인할 수 있다.

1.3. Instant Vector

[Figure 4] Instant Vector, node-memory-MemAvailable-bytes Graph

Instant Vector Type은 특정 시간대(Timestamp)의 값을 저장하고 있는 Data Type이다. 따라서 Instant Vector Type은 Graph로 표현이 가능하다. 각 시간별로 여러개의 값을 가질 수 있다. [Figure 4]는 Node Exporter가 노출하는 Node의 가용 Memory 크기를 시간별로 저장하고 있는 “node-memory-MemAvailable-bytes"의 Graph를 나타내고 있다. 각 시간별로 3개의 값을 가지고 있기 때문에 Graph도 3개가 나타난다.

[Figure 5] Instant Vector, node-memory-MemAvailable-bytes

Instant Vector Type은 질의시에는 가장 최근 시간에 저장된 값만 출력되며, 이전 시간의 값을 출력하기 위해서는 offset 문법을 통해서 이전 시간을 지정해야 한다. [Figure 5]는 “node-memory-MemAvailable-bytes"의 질의 결과를 나타내고 있다. 마지막 시간에 3개의 값이 저장되어 있기 때문에 3개의 값이 모두 출력되는 것을 확인할 수 있다. 동일한 시간에 각 값이 구분되는 이유는 각 값에 연결된 Label이 다르기 때문이다. Label은 값을 구분하는데 이용되며 {}(중괄호)아래 Key-value 형태로 존재한다.

[Figure 6] Instant Vector, node-memory-MemAvailable-bytes Selector

특정 시간의 다수의 값 중에서 특정 값만 선택하여 얻고 싶을때는 값에 존재하는 Label을 Selector로 선택하면 된다. Selector도 Query에 {}(중괄호)로 나타난다. [Figure 6]의 경우에는 “node-memory-MemAvailable-bytes"중에서 Instance Label에 “192.168.0.31:9100"인 값만 선택하는 예제를 나타내고 있다. Selector는 다음과 같은 비교문을 제공한다.

= : 값이 일치하는 경우
!= : 값이 일치하지 않는 경우
=~ : 정규표현식이 일치하는 경우
!~ : 정규표현식이 일치하지 않는 경우

1.3.1. Cardinality

Label은 Key-value 형태로 존재하는데 여기서 Label이 갖을수 있는 Value의 종류의 개수는 Label의 Cardinality를 의미한다. [Figure 5]에서 모든 값의 “container” Label에는 “node-exporter"라는 하나의 Value를 가지고 있다. 따라서 “container” Label의 Cardinality는 1이다. 반면 “instance” Label에는 “192.168.0.31:9100’, “192.168.0.32:9100”, “192.168.0.33:9100” 3개의 Value를 가지고 있다. 따라서 “Instance” Label의 Cardinality는 3이다.

Instant Vector Type의 Cardinality는 각 시간별로 갖을수 있는 값의 개수를 의미한다. [Figure 5]의 “node-memory-MemAvailable-bytes"는 각 시간별 3개의 값을 가지고 있기 때문에 Cardinality도 3이다. Instant Vector Type의 Cardinality는 Label의 Cardinality에 따라서 결정된다. 3의 Cardinality를 갖는 Label이 하나만 존재한다면 Instant Vector Type의 Cardinality는 3이 되지만, 3의 Cardinality를 Label이 2개 존재한다면 Instant Vector Type의 Cardinality는 9(3*3)가 된다.

Instant Vector Type의 Cardinality가 높다는 의미는 처리해야할 Data도 많다는 의미이다. Prometheus가 높은 부하를 받는 대부분의 이유는 이러한 높은 Cardinality를 갖는 Instant Vector Type의 Data를 처리하고 있기 때문이다.

1.4. Range Vector

[Figure 7] Range Vector, node-memory-MemAvailable-bytes[1m]

Range Vector Type은 Instant Vector Type의 값 중에서 특정 시간대의 모든 값들을 배열 형태로 저장하고 있는 Data Type이다. Range Vector Type은 Instant Vector Type에 로 나타나는 Range Selector를 붙이면 얻을 수 있다. []안에는 시간대의 길이를 명시하면 된다. [Figure 7]은 “node-memory-MemAvailable-bytes"의 마지막 1분 동안의 값을 나타내고 있다.

1분 동안에 동일한 Label을 갖는 값이 2개가 존재하기 때문에 [Figure 7]의 각 행에 2개의 값이 배열 형태로 존재하는 것을 확인할 수 있다. 각 값의 형태는 [값]@[수집 시간] 형태로 표현된다. 시간이 1분에서 더 늘어난다면 각 행에 포함된는 값의 개수도 늘어나게 된다. Range Vector Type은 특정 시간대의 평균 값이나 증분 값을 얻을때 주로 이용된다. 평균 값을 얻을때는 배열로 저장된 값들의 평균을 구하면되고, 증분 값을 얻을때는 배열로 저장된 값들의 차이를 이용하면 되기 때문이다. Range Vector는 값을 배열 형태로 저장하고 있기 때문에 Graph 형태로 표현이 불가능하다.

2. 참조

Prometheus with Thanos PromQL Label Join, Replace