Linux time命令

说明：喜欢写小程序的人都特别注重自己程序的执行效率，那么在Linux上，就有一个time的命令，用于测量命令的运行时间，还可以测量内存、I/O等的使用情况。

一个程序在运行时使用的系统资源通常包括CPU、内存和I/O等；

CPU资源的统计包括实际使用时间（real time）、用户态使用时间（the process spent in user mode）、内核态使用时间（the process spent in kernel mode）。

（关于用户态和内核态的理解，文章后面有解释）

但是简单的使用time命令并不能得到内存和I/O的统计数据。

常用方法（1）

time命令跟上-p参数可以只打印时间数值（秒数），不打印单位。

解释（1）：real远大于user加上sys，因为find需要遍历各个目录，需要大量的I/O操作，而磁盘I/O通常是最慢的环节，因此大部分时间find进程都在等待磁盘I/O完成。

解释（2）：再次运行的时候，发现real time变得很小了，应该是操作系统将刚才操作过的一些文件缓存了的缘故，因而大大减少了磁盘I/O。使用-p参数时，直接打印所需时间的数值，单位为秒，木有单位感觉怪怪的。

常用方法（2）

有个-f参数可以来指定统计信息的输出格式；

使用type -a来看一下。使用这个shell内建命令经常会有意想不到的发现。

解释：发现我们常用的time其实是一个Shell关键字，还有一个外部命令/usr/bin/time，它有何不同呢？

注：外部命令/usr/bin/time功能更强大，下面来尝试一下。

注：注意后面两行，打印了很多信息，但看不太清楚。它有一个参数-v，可以打印得更清楚些。

常用方法（3） 解决time命令输出信息的重定向问题

time命令的输出信息是打印在标准错误输出上的， 我们通过一个简单的尝试来验证一下。

通过上面的尝试，我们发现，因为time是shell的关键字，shell做了特殊处理，它会把time命令后面的命令行作为一个整体来进行处理，在重定向时，实际上是针对后面的命令来的，time命令本身的输出并不会被重定向的。

解决方法（1）：

将time命令和将要执行的命令行放到一个shell代码块中，也就是一对大括号中，要注意空格和分号的使用。

第一种方式的尝试成功了，总结起来就是 { time command-line; } 2>file 注意分隔符的使用。

解决方法（2）：

是使用子Shell的方式，如下所示：

第二种方式的尝试也成功了，总结起来就是 (time command-line) 2>file 这里time紧贴着小括号(也可以的，命令行结束也不必带分号。

当然最好还是用第一种方式，毕竟启动一个子shell是要多占些资源的。

小结下：在linux中存在两个time，

一个是bash的命令，另外一个是程序/usr/bin/time；

bash的time命令只能很简单的显示程序执行的时间，而/usr/bin/time程序可以显示很详细的与IO相关的数据，

比如从内存中读取了多少数据，从磁盘中读取了多少数据之类的，以及文件系统的页大小。

 

关于time中的三态的补充讲解：

核心态（Kernel Mode）：

在内核态，代码拥有完全的，不受任何限制的访问底层硬件的能力。可以执行任意的CPU指令，访问任意的内存地址。内核态通常情况下，都是为那些最底层的，由操作系统提供的，可信可靠的代码来运行的。内核态的代码崩溃将是灾难性的，它会影响到整个系统。

用户态（User Mode）：

在用户态，代码不具备直接访问硬件或者访问内存的能力，而必须借助操作系统提供的可靠的，底层的APIs来访问硬件或者内存。由于这种隔离带来的保护作用，用户态的代码崩溃（Crash），系统是可以恢复的。我们大多数的代码都是运行在用户态的。

我们来看看这三个的关系，这三者之间没有严格的关系，常见的误区有：

误区一： real_time = user_time + sys_time

我们错误的理解为，real time 就等于 user time + sys time，这是不对的，real time是时钟走过的时间，user time 是程序在用户态的cpu时间，sys time 为程序在核心态的cpu时间。

利用这三者，我们可以计算程序运行期间的cpu利用率如下：

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

cpu利用率为0，因为本身就是这样的，sleep 了2秒，时钟走过了2秒，但是cpu时间都为0，所以利用率为0

误区二：real_time > user_time + sys_time

一般来说，上面是成立的，上面的情况在单cpu的情况下，往往都是对的。

但是在多核cpu情况下，而且代码写的确实很漂亮，能把多核cpu都利用起来，那么这时候上面的关系就不成立了。