linux 取系统相对时间和绝对时间

取绝对时间： sysinfo（），clock_gettime()

取相对时间：time（），clock（），gettimeofday() 当ntp 或者手动date 更改日期取出对的时间会变。

clock()、time()、clock_gettime()和gettimeofday()函数的用法和区别

1. clock_gettime( ) 提供了纳秒的精确度
int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespect *tp);
clockid_t clk_id用于指定计时时钟的类型，对于我们Programmr以下三种比较常用：
CLOCK_REALTIME, 系统实时时间,随系统实时时间改变而改变,即从UTC1970-1-1 0:0:0开始计时,中间时刻如果系统时间被用户该成其他,则对应的时间相应改变
CCLOCK_MONOTONIC:从系统启动这一刻起开始计时,不受系统时间被用户改变的影响
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID:本进程到当前代码系统CPU花费的时间
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID:本线程到当前代码系统CPU花费的时间
struct timespect *tp用来存储当前的时间，其结构如下：
struct timespec {
time_t tv_sec; /* seconds */
long tv_nsec; /* nanoseconds */
};

一)ANSI clock函数
1)概述:
clock 函数的返回值类型是clock_t,它除以CLOCKS_PER_SEC来得出时间,一般用两次clock函数来计算进程自身运行的时间.

ANSI clock有三个问题:
1)如果超过一个小时,将要导致溢出.
2)函数clock没有考虑CPU被子进程使用的情况.
3)也不能区分用户空间和内核空间.
所以clock函数在Linux系统上变得没有意义.

3)总结:
(1)程序调用 system("cd");，这里主要是系统模式子进程的消耗,test1程序不能体现这一点.
(2)0.180000 seconds秒的消耗是两次clock()函数调用除以CLOCKS_PER_SEC.
(3)clock()函数返回值是一个相对时间，而不是绝对时间.
(4)CLOCKS_PER_SEC是系统定义的宏，由GNU标准库定义为1000000.

二)times()时间函数
1)概述:
原型如下：
clock_t times(struct tms *buf);
tms结构体如下:
strace tms{
clock_t tms_utime;
clock_t tms_stime;
clock_t tms_cutime;
clock_t tms_cstime;
}

注释:
tms_utime记录的是进程执行用户代码的时间.
tms_stime记录的是进程执行内核代码的时间.
tms_cutime记录的是子进程执行用户代码的时间.
tms_cstime记录的是子进程执行内核代码的时间.

3)总结:
(1)通过这个测试,系统的time程序与test2程序输出基本一致了.
(2)(double)clktck是通过clktck=sysconf(_SC_CLK_TCK)来取的,也就是要得到user-cpu所占用的时间,就要用
(tmsend->tms_utime - tmsstart->tms_utime)/(double)clktck);
(3)clock_t times(struct tms *buf);返回值是过去一段时间内时钟嘀嗒的次数.
(4)times()函数返回值也是一个相对时间.

三)实时函数clock_gettime
在POSIX1003.1中增添了这个函数,它的原型如下：
int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec *tp);

它有以下的特点:
1)它也有一个时间结构体:timespec ,timespec计算时间次数的单位是十亿分之一秒.
strace timespec{
time_t tv_sec;
long tv_nsec;
}

2)clockid_t是确定哪个时钟类型.
CLOCK_REALTIME: 标准POSIX实时时钟
CLOCK_MONOTONIC: POSIX时钟,以恒定速率运行;不会复位和调整,它的取值和CLOCK_REALTIME是一样的.
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID和CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID是CPU中的硬件计时器中实现的.

四)时间函数gettimeofday()
1)概述:
gettimeofday()可以获得当前系统的时间,是一个绝对值

原型如下：
int gettimeofday ( struct timeval * tv , struct timezone * tz )

timeval结型体的原型如下:
struct timeval {
time_t tv_sec;
suseconds_t tv_usec;
};

所以它可以精确到微秒

五)四种时间函数的比较
1)精确度比较:
以下是各种精确度的类型转换:
1秒=1000毫秒(ms), 1毫秒=1/1000秒(s)；
1秒=1000000 微秒(μs), 1微秒=1/1000000秒(s)；
1秒=1000000000 纳秒(ns),1纳秒=1/1000000000秒(s)；

2)
clock()函数的精确度是10毫秒(ms)
times()函数的精确度是10毫秒(ms)
gettimofday()函数的精确度是微秒(μs)
clock_gettime()函数的计量单位为十亿分之一，也就是纳秒(ns)

六)内核时钟

默认的linux时钟周期是100HZ,而现在最新的内核时钟周期默认为250HZ.
如何得到内核的时钟周期呢?
grep ^CONFIG_HZ /boot/config-2.6.26-1-xen-amd64

CONFIG_HZ_250=y
CONFIG_HZ=250

结果就是250HZ.

而用sysconf(_SC_CLK_TCK);得到的却是100HZ

为什么得到的是不同的值呢？
因为sysconf(_SC_CLK_TCK)和CONFIG_HZ所代表的意义是不同的.
sysconf(_SC_CLK_TCK)是GNU标准库的clock_t频率.
它的定义位置在:/usr/include/asm/param.h

最后总结一下内核时间:
内核的标准时间是jiffy,一个jiffy就是一个内部时钟周期,而内部时钟周期是由250HZ的频率所产生中的,也就是一个时钟滴答,间隔时间是4毫秒(ms).
也就是说:
1个jiffy=1个内部时钟周期=250HZ=1个时钟滴答=4毫秒

每经过一个时钟滴答就会调用一次时钟中断处理程序，处理程序用jiffy来累计时钟滴答数,每发生一次时钟中断就增1.
而每个中断之后,系统通过调度程序跟据时间片选择是否要进程继续运行,或让进程进入就绪状态.
最后需要说明的是每个操作系统的时钟滴答频率都是不一样的,LINUX可以选择(100,250,1000)HZ,而DOS的频率是55HZ.

七)为应用程序计时
用time程序可以监视任何命令或脚本占用CPU的情况.

1)bash内置命令time
例如:
time sleep 1
real 0m1.016s
user 0m0.000s
sys 0m0.004s

2)/usr/bin/time的一般命令行
例如:
\time sleep 1
0.00user 0.00system 0:01.01elapsed 0%CPU (0avgtext+0avgdata 0maxresident)k
0inputs+0outputs (1major+176minor)pagefaults 0swaps

注：
在命令前加上斜杠可以绕过内部命令.
/usr/bin/time还可以加上-v看到更具体的输出:
\time -v sleep 1
Command being timed: "sleep 1"
User time (seconds): 0.00
System time (seconds): 0.00
Percent of CPU this job got: 0%
Elapsed (wall clock) time (h:mm:ss or m:ss): 0:01.00
Average shared text size (kbytes): 0
Average unshared data size (kbytes): 0
Average stack size (kbytes): 0
Average total size (kbytes): 0
Maximum resident set size (kbytes): 0
Average resident set size (kbytes): 0
Major (requiring I/O) page faults: 0
Minor (reclaiming a frame) page faults: 178
Voluntary context switches: 2
Involuntary context switches: 0
Swaps: 0
File system inputs: 0
File system outputs: 0
Socket messages sent: 0
Socket messages received: 0
Signals delivered: 0
Page size (bytes): 4096
Exit status: 0

这里的输出更多来源于结构体rusage.