4. PromQL 二元运算符：算术、比较与逻辑/集合

在 PromQL 中，二元运算符用于连接两个即时向量或标量，生成新的结果。理解这三类运算符的优先级、匹配机制与使用场景，是编写正确告警表达式的基础。本章按运算符类型逐一拆解，并重点说明向量匹配规则。

4.1 运算符分类总览

4.2 算术运算符：向量与标量的计算

算术运算符支持 标量-标量、向量-标量 和 向量-向量 三种组合。在告警表达式中，最常用的是向量-标量运算（如计算百分比）和向量-向量运算（如计算两个指标的比例）。

# 向量-标量：计算 CPU 使用率（百分比）
100 - (avg by(instance) (rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])) * 100)

# 向量-向量：计算请求错误率
rate(http_requests_total{status=~"5.."}[5m])
/
rate(http_requests_total[5m])

4.3 比较运算符：告警触发条件

比较运算符在 PromQL 中返回 布尔值（0 或 1）。当用于 即时向量 时，它会过滤掉不满足条件的样本，只保留结果为 1 的序列。这是告警规则中 expr 字段的核心机制。

# 触发条件：CPU 使用率超过 90%
(100 - (avg by(instance) (rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])) * 100)) > 90

# 触发条件：内存可用量低于 512MB
node_memory_MemAvailable_bytes / 1024 / 1024 < 512

比较运算符支持 bool 修饰符，强制返回 0 或 1 而不过滤样本，适用于需要保留所有序列但标记状态的场景。

# 使用 bool 修饰符：所有实例都返回 0 或 1，不丢弃任何序列
http_requests_total > bool 1000

4.4 逻辑/集合运算符：多条件组合

逻辑运算符作用于 即时向量，基于标签集合进行集合运算。在告警表达式中，常用于组合多个条件或排除特定实例。

# and 示例：CPU 高且内存高
(avg by(instance) (rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])) < 0.1)
and
(node_memory_MemAvailable_bytes / node_memory_MemTotal_bytes < 0.2)

# unless 示例：排除实例 "web-01" 的告警
node_load1 > 5 unless on(instance) node_load1{instance="web-01"}

4.5 向量匹配机制：一对一、多对一与 group 修饰符

当二元运算符连接两个向量时，PromQL 需要确定如何匹配标签。理解匹配机制是避免告警表达式返回空结果的关键。

4.6 运算符优先级与括号使用

PromQL 运算符优先级从高到低为：^ > * / % > + - > == != > < >= <= > and or unless。同一优先级内从左到右结合。

# 不加括号的潜在问题：比较运算符优先级低于算术
# 期望：CPU 使用率 > 90%
# 实际：先计算 100 - avg(...) * 100，再与 90 比较
100 - avg by(instance) (rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])) * 100 > 90

# 正确写法：使用括号明确计算顺序
(100 - (avg by(instance) (rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])) * 100)) > 90