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  • Linux shell获取时间和时间间隔(ms级别)

    说明：在进行一些性能测试的时候，有时候我们希望能计算一个程序运行的时间，有时候可能会自己写一个shell脚本方便进行一些性能测试的控制(比如希望能运行N次取平均值等），总之，这其中有一个需求可能就是获取一个时间戳或时间差。

    1. Linux shell获取时间的相关命令

    time命令：获取一个程序的执行时间，可以获取到实际运行时间以及程序在用户态和内核态分别的时间，大部分的性能测试，可能只需要关注实际时间。

    time命令的使用就很简单了，在原有的要运行的程序（可执行文件、脚本等任何可执行程序）之前加上time即可。

    问题一：time命令的常用选项

    使用time，常用的选项是：-f和-p。其中-f后面指定一个格式串，控制time的输出的格式，默认的time输出是real、user、sys三行以xmxxx.xxxs的格式输出，通过-f可以控制。

    -p选项也是格式，表示使用posix标准的格式，主要的区别是显示的时间都是以s为单位的，具体关于格式的问题参考man time的帮助内容就知道了。

    PS：-f选项没法工作？弄不清楚为何-f和-o等选项都无法工作，知道的请补充。(-p是工作的)

    另一种控制格式的方法是设置TIMEFORMAT环境变量，具体参考man time可以知道这些格式控制符分别表示什么。举例如下：

    [plain] view plaincopyprint?
    1. #time pwd  
    2. /home/sgeng2  
    3.   
    4. real    0m0.000s  
    5. user    0m0.000s  
    6. sys 0m0.000s  
    7. #export TIMEFORMAT="real time %E, user time %U,sys time %S"  
    8. #time pwd  
    9. /home/sgeng2  
    10. real time 0.000, user time 0.000,sys time 0.000  
    11. #time -p pwd  
    12. /home/sgeng2  
    13. real 0.00  
    14. user 0.00  
    15. sys 0.00  
    16. #  
    #time pwd
/home/sgeng2

real	0m0.000s
user	0m0.000s
sys	0m0.000s
#export TIMEFORMAT="real time %E, user time %U,sys time %S"
#time pwd
/home/sgeng2
real time 0.000, user time 0.000,sys time 0.000
#time -p pwd
/home/sgeng2
real 0.00
user 0.00
sys 0.00
#
    PS：很奇怪，感觉time的有些格式和上面的选项一样，好像不完全工作，总之，关系不大，格式并不重要，一般使用-p以秒作为单位就足够了。

    问题二：time命令的输出的问题

    上面已经说到，好像-o选项并不工作，那么，我们就只能自己想办法了。有时候写脚本，就希望把time的结果输出到文件中，然后可能会根据time的输出进行一些处理，比如提取出real时间等。显然，大家能想到的是重定向了，至于重定向的使用这里显然不准备讨论(太复杂)，只是提示一点：time命令的输出结果是输出到stderr的，不是stdout，所以进行重定向的时候要注意了。看懂下面的例子基本就能理解了：

    [plain] view plaincopyprint?
    1. #time pwd  
    2. /home/sgeng2  
    3.   
    4. real    0m0.000s  
    5. user    0m0.000s  
    6. sys 0m0.000s  
    7. #time pwd > out.txt   
    8.   
    9. real    0m0.000s  
    10. user    0m0.000s  
    11. sys 0m0.000s  
    12. #cat out.txt   
    13. /home/sgeng2  
    14. #time pwd 2> out.txt   
    15. /home/sgeng2  
    16.   
    17. real    0m0.000s  
    18. user    0m0.000s  
    19. sys 0m0.000s  
    20. #cat out.txt   
    21. #(time pwd) 2> out.txt   
    22. /home/sgeng2  
    23. #cat out.txt   
    24.   
    25. real    0m0.000s  
    26. user    0m0.000s  
    27. sys 0m0.000s  
    28. #(time pwd) >& out.txt   
    29. #cat out.txt   
    30. /home/sgeng2  
    31.   
    32. real    0m0.000s  
    33. user    0m0.000s  
    34. sys 0m0.000s  
    35. #  
    #time pwd
/home/sgeng2

real	0m0.000s
user	0m0.000s
sys	0m0.000s
#time pwd > out.txt 

real	0m0.000s
user	0m0.000s
sys	0m0.000s
#cat out.txt 
/home/sgeng2
#time pwd 2> out.txt 
/home/sgeng2

real	0m0.000s
user	0m0.000s
sys	0m0.000s
#cat out.txt 
#(time pwd) 2> out.txt 
/home/sgeng2
#cat out.txt 

real	0m0.000s
user	0m0.000s
sys	0m0.000s
#(time pwd) >& out.txt 
#cat out.txt 
/home/sgeng2

real	0m0.000s
user	0m0.000s
sys	0m0.000s
#
    PS：这里更多的是涉及到的和重定向相关的内容，所以不会详细分析每一个例子。说明的是注意time pwd 2> out.txt和(time pwd) 2> out.txt的区别，前面一个的含义是把pwd的结果stderr重定向到out.txt，相当于"time (pwd 2> out.txt)"的结果。

    date命令：

    关于date命令的使用，百度一把一大堆，就不重复了，例如可以参考：http://xingfujie.blog.51cto.com/2791569/637223

    这里只说明一下几个常见的问题：

    问题一：date的%s和%N

    date中有很多控制格式的，其中%s是获取当前时间距离1970-01-01 00:00:00 UTC的时间差。date的其它很多格式控制都是控制当前时间的输出格式而已，比如只输出时分秒，只输出年月日等等，其中%N也是这一类，%N输出的是当前时间的纳秒部分，由于date并没有毫秒等级别的输出，所以在秒以下的内容都属于纳秒部分。所以从这个角度说，date是可以很精确的，可以达到纳秒级别。

    问题二：获取一个时间戳

    有时候会使用时间戳，或者随机数，UUID这样的东西，百度一下也有相关文章(比如搜索”shell date随机数“等）。一般来说，可以用%s和%N组合的方式就没问题，同一秒内，两次运行%N肯定不会一样，所以%s和%N组合能得到一个唯一数。

    [plain] view plaincopyprint?
    1. #date +%s.%N  
    2. 1337435374.969263560  
    3. #date +%s+%N  
    4. 1337435377+310281496  
    5. #date +%s_%N  
    6. 1337435381_209334510  
    7. #date +%s_%N  
    8. 1337435383_169263078  
    9. #date +%s_%N  
    10. 1337435383_830009679  
    11. #  
    #date +%s.%N
1337435374.969263560
#date +%s+%N
1337435377+310281496
#date +%s_%N
1337435381_209334510
#date +%s_%N
1337435383_169263078
#date +%s_%N
1337435383_830009679
#
    PS：有时候可能希望用一个”唯一“的东西来对文件命名等，就可以加上时间戳了。

    2. Linux shell获取时间差(使用date命令）

    至于使用time命令，其本身就是获取一个时间差，但是显然，time只适用于一些简单的情况，因为后面的参数是可以执行的内容，有时候可能需要执行多条命令，用time就比较麻烦。

    (1) 秒为单位

    date获取的是”当前时间“，显然，两次运行date就可以得到一个时间差，理论上，可以使用很多格式来表示date的输出，从而计算时间差，但是，显然，最直接的方式就是使用%s了，这样直接就可以计算出一个时间差，不需要那么复杂的shell字符串处理了。如下：

    [plain] view plaincopyprint?
    1. #start=$(date +%s) && sleep 2 && end=$(date +%s) && echo $(( $end - $start ))  
    2. 2  
    3. #start=$(date +%s) && sleep 3 && end=$(date +%s) && echo $(( $end - $start ))  
    4. 3  
    5. #  
    #start=$(date +%s) && sleep 2 && end=$(date +%s) && echo $(( $end - $start ))
2
#start=$(date +%s) && sleep 3 && end=$(date +%s) && echo $(( $end - $start ))
3
#

    当然，这里是在terminal中测试的，所以用&&连续执行这些命令，对于脚本，一行一行的写就很好了。。。。
    [plain] view plaincopyprint?
    1. start=$(date +%s)  
    2. ...what to do for timing...  
    3. end=$(date +%s)  
    4. time=$(( $end - $start ))  
    5. echo $time  
    start=$(date +%s)
...what to do for timing...
end=$(date +%s)
time=$(( $end - $start ))
echo $time

    (2) ms为单位

    更多的性能测试等场合获取时间差，有可能希望精确到ms。事实上，使用date是可以达到ms的。直接上代码吧。

    [plain] view plaincopyprint?
    1. #! /bin/bash  
    2. #filename: test.sh  
    3.   
    4.   
    5. # arg1=start, arg2=end, format: %s.%N  
    6. function getTiming() {  
    7.     start=$1  
    8.     end=$2  
    9.      
    10.     start_s=$(echo $start | cut -d '.' -f 1)  
    11.     start_ns=$(echo $start | cut -d '.' -f 2)  
    12.     end_s=$(echo $end | cut -d '.' -f 1)  
    13.     end_ns=$(echo $end | cut -d '.' -f 2)  
    14.   
    15.   
    16. # for debug..  
    17. #    echo $start  
    18. #    echo $end  
    19.   
    20.   
    21.     time=$(( ( 10#$end_s - 10#$start_s ) * 1000 + ( 10#$end_ns / 1000000 - 10#$start_ns / 1000000 ) ))  
    22.   
    23.   
    24.     echo "$time ms"  
    25. }  
    26.   
    27.   
    28.   
    29.   
    30. echo "This is only a test to get a ms level time duration..."  
    31. start=$(date +%s.%N)  
    32. ls >& /dev/null    # hey, be quite, do not output to console....  
    33. end=$(date +%s.%N)  
    34.   
    35.   
    36. getTiming $start $end  
    #! /bin/bash
#filename: test.sh


# arg1=start, arg2=end, format: %s.%N
function getTiming() {
    start=$1
    end=$2
   
    start_s=$(echo $start | cut -d '.' -f 1)
    start_ns=$(echo $start | cut -d '.' -f 2)
    end_s=$(echo $end | cut -d '.' -f 1)
    end_ns=$(echo $end | cut -d '.' -f 2)


# for debug..
#    echo $start
#    echo $end


    time=$(( ( 10#$end_s - 10#$start_s ) * 1000 + ( 10#$end_ns / 1000000 - 10#$start_ns / 1000000 ) ))


    echo "$time ms"
}




echo "This is only a test to get a ms level time duration..."
start=$(date +%s.%N)
ls >& /dev/null    # hey, be quite, do not output to console....
end=$(date +%s.%N)


getTiming $start $end
    PS：这个代码是一个简单的测试，可以获取到ls命令执行的时间，相信其执行时间已经够短了，如果你需要获取的时间差在ms以下，相信你不会使用shell了，嘿嘿，自然要靠C去弄了。

    结果如下：

    [html] view plaincopyprint?
    1. #./test.sh   
    2. This is only a test to get a ms level time duration...  
    3. 3 ms  
    4. #./test.sh   
    5. This is only a test to get a ms level time duration...  
    6. 2 ms  
    7. #./test.sh   
    8. This is only a test to get a ms level time duration...  
    9. 2 ms  
    10. #  
    #./test.sh 
This is only a test to get a ms level time duration...
3 ms
#./test.sh 
This is only a test to get a ms level time duration...
2 ms
#./test.sh 
This is only a test to get a ms level time duration...
2 ms
#

    还满意吧，能获取到这么短的时间。当然，理论上可以获取到以ns为单位的时间差，但是，个人觉得用shell去弄这么小的时间差，你觉得准确么。。。

    说明：

    上面的代码的思路，其实很简单了，%s为距离标准时间的秒数，%N为当前时间的秒以下的部分，那么显然，%s和%N就表示了当前时间的完整时间戳，两个时间戳就差值就是时间差，问题就是如何处理的问题，大概就是：先使用%s.%N的格式获取到start和end时间，然后利用cut命令从start和end中获取到“.“前面的秒的部分和后面的纳秒的部分（说明：这里的在%s和%N之间插入点，只是作为分隔的作用，任何可能的字符都是可以的，只要能被cut分开就行）；然后，用秒的部分相减，得到秒的差值，转换为毫秒的差值；然后，把纳秒的部分转换为毫秒之后求差值（可能为负数）；最后，两个差值相加就是真正的以毫秒为单位的差值了。很容易理解，关键是cut的使用，对于shell高手来说，应该有很多方法可以对字符串提取，但是对于我这样的非shell高手，要自己用awk或sed什么的写一个提取的正则，还是很有难度，还好找到了cut命令，能很容易的对这种字符串进行提取。所以：这里的方法仅供参考。。。

    关于代码中的“10#”，这是表示后面的数是10进制的数字，之所以需要这个是因为这里的纳秒的前面是以0开头的，shell中好像以0开头会默认认为是八进制，导致运行报错，总之，百度一下就找到了原因，这里就索性把所有的数字都加上了10#，表示都是10进制。
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