如何用 Prometheus 计算 K8s 容器的 CPU 使用率？

核心公式：sum(rate(container_cpu_usage_seconds_total{container!="", container!="POD", pod!=""}[5m])) by (namespace, pod)——对 CPU 累计秒数取速率，结果就是每个 Pod 在该窗口内平均使用的 CPU 核数。

指标从哪来？

kubelet 内置 cAdvisor，自动采集每个容器的 container_cpu_usage_seconds_total（CPU 累计使用秒数）。Prometheus 抓取 kubelet 的 /metrics/cadvisor 端点即可获得。

常用 PromQL

# 每个 Pod 的 CPU 使用核数
sum(rate(container_cpu_usage_seconds_total{container!="", container!="POD", pod!=""}[5m])) by (namespace, pod)

# 换算成占 request 的百分比
sum(rate(container_cpu_usage_seconds_total{container!="", container!="POD", pod!=""}[5m])) by (namespace, pod)
  / (sum(kube_pod_container_resource_requests{resource="cpu", unit="core"}) by (namespace, pod) > 0) * 100

# 占 limit 的百分比（仅在分母涵盖同一组限额容器时有意义）
sum(rate(container_cpu_usage_seconds_total{container!="", container!="POD", pod!=""}[5m])) by (namespace, pod)
  / (sum(kube_pod_container_resource_limits{resource="cpu", unit="core"}) by (namespace, pod) > 0) * 100

request 为 0 或缺失时不计算百分比；部分容器未设 limit 时，分母不能代表整个 Pod 的总容量。init container、Pod 级资源等有效资源规则需另行核对。

注意三个坑

1. 过滤空标签：根据实际标签排除容器外的聚合与沙箱序列，不能认为 image 为空一定是沙箱。多集群应限定 cluster，重复抓取需先去重，不能直接相加；
2. 使用率 vs 核数：rate 结果是核数（0.5 = 半核），要百分比必须除以 request 或 limit；
3. CPU 限流：达到 limit 会被 throttle，关注 container_cpu_cfs_throttled_seconds_total 的速率及 throttled periods；五分钟均值低于 limit 也可能发生短时限流，不能保证它一定提前预警。

常见问题（FAQ）

Q：为什么我的查询结果为空？ 检查是否抓到了 cadvisor 端点（应进一步限定实际 /metrics/cadvisor 对应的 job/endpoint 标签，其他 kubelet 端点 up 不代表该端点成功），老版本 K8s 的指标名前缀可能不同。

Q：rate 窗口选多大？ CPU 波动快，建议 5m；告警场景可以 [5m] 趋势 + 持续时长双条件。