Linux time命令

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說明：喜歡寫小程式的人都特別注重自己程式的執行效率，那麼在Linux上，就有一個time的命令，用於測量命令的已耗用時間，還可以測量記憶體、I/O等的使用方式。

一個程式在運行時使用的系統資源通常包括CPU、記憶體和I/O等；

CPU資源的統計包括實際使用時間（real time）、使用者態使用時間（the process spent in user mode）、核心態使用時間（the process spent in kernel mode）。

（關於使用者態和核心態的理解，文章後面有解釋）

但是簡單的使用time命令並不能得到記憶體和I/O的統計資料。

常用方法（1）

time命令跟上-p參數可以只列印時間數值（秒數），不列印單位。

解釋（1）：real遠大於user加上sys，因為find需要遍曆各個目錄，需要大量的I/O操作，而磁碟I/O通常是最慢的環節，因此大部分時間find進程都在等待磁碟I/O完成。

解釋（2）：再次啟動並執行時候，發現real time變得很小了，應該是作業系統將剛才操作過的一些檔案快取了的緣故，因而大大減少了磁碟I/O。使用-p參數時，直接列印所需時間的數值，單位為秒，木有單位感覺怪怪的。

常用方法（2）

有個-f參數可以來指定統計資訊的輸出格式；

使用type -a來看一下。使用這個shell內建命令經常會有意想不到的發現。

解釋：發現我們常用的time其實是一個Shell關鍵字，還有一個外部命令/usr/bin/time，它有何不同呢？

註：外部命令/usr/bin/time功能更強大，下面來嘗試一下。

註：注意後面兩行，列印了很多資訊，但看不太清楚。它有一個參數-v，可以列印得更清楚些。

常用方法（3） 解決time命令輸出資訊的重新導向問題

time命令的輸出資訊是列印在標準錯誤輸出上的， 我們通過一個簡單的嘗試來驗證一下。

通過上面的嘗試，我們發現，因為time是shell的關鍵字，shell做了特殊處理，它會把time命令後面的命令列作為一個整體來進行處理，在重新導向時，實際上是針對後面的命令來的，time命令本身的輸出並不會被重新導向的。

解決方案（1）：

將time命令和將要執行的命令列放到一個shell代碼塊中，也就是一對大括弧中，要注意空格和分號的使用。

第一種方式的嘗試成功了，總結起來就是 { time command-line; } 2>file 注意分隔字元的使用。

解決方案（2）：

是使用子Shell的方式，如下所示：

第二種方式的嘗試也成功了，總結起來就是 (time command-line) 2>file 這裡time緊貼著小括弧(也可以的，命令列結束也不必帶分號。

當然最好還是用第一種方式，畢竟啟動一個子shell是要多佔些資源的。

小結下：在linux中存在兩個time，

一個是bash的命令，另外一個是程式/usr/bin/time；

bash的time命令只能很簡單的顯示程式執行的時間，而/usr/bin/time程式可以顯示很詳細的與IO相關的資料，

比如從記憶體中讀取了多少資料，從磁碟中讀取了多少資料之類的，以及檔案系統的頁大小。

 

關於time中的三態的補充講解：

核心態（Kernel Mode）：

在核心態，代碼擁有完全的，不受任何限制的訪問底層硬體的能力。可以執行任意的CPU指令，訪問任意的記憶體位址。核心態通常情況下，都是為那些最底層的，由作業系統提供的，可信可靠的代碼來啟動並執行。核心態的代碼崩潰將是災難性的，它會影響到整個系統。

使用者態（User Mode）：

在使用者態，代碼不具備直接存取硬體或者訪問記憶體的能力，而必須藉助作業系統提供的可靠的，底層的APIs來訪問硬體或者記憶體。由於這種隔離帶來的保護作用，使用者態的代碼崩潰（Crash），系統是可以恢複的。我們大多數的代碼都是運行在使用者態的。

我們來看看這三個的關係，這三者之間沒有嚴格的關係，常見的誤區有：

誤區一： real_time = user_time + sys_time

我們錯誤的理解為，real time 就等於 user time + sys time，這是不對的，real time是時鐘走過的時間，user time 是程式在使用者態的cpu時間，sys time 為程式在核心態的cpu時間。

利用這三者，我們可以計算程式運行期間的cpu利用率如下：

%cpu_usage = (user_time + sys_time)/real_time * 100%

cpu利用率為0，因為本身就是這樣的，sleep 了2秒，時鐘走過了2秒，但是cpu時間都為0，所以利用率為0

誤區二：real_time > user_time + sys_time

一般來說，上面是成立的，上面的情況在單cpu的情況下，往往都是對的。

但是在多核cpu情況下，而且代碼寫的確實很漂亮，能把多核cpu都利用起來，那麼這時候上面的關係就不成立了。

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