Prometheus 怎么把 CPU 秒数（cpu_seconds_total）换算成使用率百分比？

核心思路：CPU 秒数是累计计数器**（counter），用 rate() 求每秒增量——结果直接就是"占用了几个核"，乘 100 就是百分比。** 每秒消耗 1 秒 CPU = 占满 1 个核。

主机 CPU（node_exporter）

# 整机 CPU 使用率（%）：100 减去空闲占比
100 - (avg by (instance) (rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])) * 100)

# 只看用户态（user）使用率
avg by (instance) (rate(node_cpu_seconds_total{mode="user"}[5m])) * 100

拆解 rate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])：

• node_cpu_seconds_total 按 mode（idle/user/system/iowait…）分标签累计 CPU 时间；
• rate(...[5m]) 计算 5 分钟窗口内每秒增量 → 每个CPU序列的空闲时间占比；
• avg by (instance) 把各核合并；1 - idle 是非空闲时间占比，包含 iowait/steal 等，不等于纯执行时间。

容器 CPU（cAdvisor/kubelet）

# 每个容器的 CPU 使用核数
rate(container_cpu_usage_seconds_total{container!=""}[5m])

# 换算成占其 limit 的百分比（K8s 场景更实用）
100 *
sum without (cpu) (rate(container_cpu_usage_seconds_total{container!=""}[5m]))
/ on (namespace, pod, container) group_left
(
  (container_spec_cpu_quota{container!=""} > 0)
  / container_spec_cpu_period{container!=""}
)

要点：quota 和 period 都是微秒，quota/period 才得到CPU核数；周期不能固定假设100000。仅正配额有此百分比意义。使用前需核对 cpu 标签是总量、逐核还是缺省，不能同时累加总量和逐核；重复抓取及多集群同名容器也需去重/增加匹配标签，保证右侧每个容器唯一。

换算直觉检查

rate(...) 结果是 0.5 意味着：平均每秒钟消耗了 0.5 秒的 CPU——即半个核，50% 的单核使用率。双核机器上 0.5 核 = 整机的 25%，这就是"要不要除以核数"取决于你问的是"几核"还是"整机的百分之几"。

常见问题（FAQ）

Q：rate 和 irate 选哪个？
A：看趋势用 rate[5m]（平滑）；抓瞬时尖刺用 irate（只看最后两个点）。告警条件一般用 rate，避免毛刺误报。

Q：为什么算出来超过 100%？
A：多核叠加——进程用了 2 核，rate 结果就是 2，×100 是 200%。要归一化到整机百分比就除以核数（或直接用 1 - idle 的算法，天然在 0-100 内）。

Q：计数器重启清零会影响结果吗？
A：rate() 会处理可见的 counter reset，但采样缺口、短生命周期和外推仍会影响估计，不能保证完全无影响——这正是必须用它而不是手动算差值的原因。