linux的time命令

迈不过友情╰ 2022-06-14 02:55 106阅读 0赞

time命令性能监测与优化   
  
time命令用于统计给定命令所花费的总时间。  
  
语法 time(参数) 参数 指令：指定需要运行的额指令及其参数。   
  
实例 当测试一个程序或比较不同算法时，执行时间是非常重要的，一个好的算法应该是用时最短的。  
  
所有类UNIX系统都包含time命令，使用这个命令可以统计时间消耗。  
例如：  
  
\[root@localhost ~\]\# time ls   
anaconda-ks.cfg   
install.log   
install.log.syslog   
satools text   
real 0m0.009s   
user 0m0.002s   
sys 0m0.007s   
  
输出的信息分别显示了该命令所花费的real时间、user时间和sys时间。   
  
real时间是指挂钟时间，也就是命令开始执行到结束的时间。这个短时间包括其他进程所占用的时间片，和进程被阻塞时所花费的时间。   
  
user时间是指进程花费在用户模式中的CPU时间，这是唯一真正用于执行进程所花费的时间，其他进程和花费阻塞状态中的时间没有计算在内。   
  
sys时间是指花费在内核模式中的CPU时间，代表在内核中执系统调用所花费的时间，这也是真正由进程使用的CPU时间。   
  
shell内建也有一个time命令，当运行time时候是调用的系统内建命令，应为系统内建的功能有限，所以需要时间其他功能需要使用time命令可执行二进制文件/usr/bin/time。   
  
使用-o选项将执行时间写入到文件中：   
  
/usr/bin/time -o outfile.txt ls   
  
使用-a选项追加信息：   
  
/usr/bin/time -a -o outfile.txt ls   
  
使用-f选项格式化时间输出：   
  
/usr/bin/time -f "time: %U" ls   
  
-f选项后的参数：   
参数 描述   
%E real时间，显示格式为\[小时:\]分钟:秒   
%U user时间。   
%S sys时间。   
%C 进行计时的命令名称和命令行参数。   
%D 进程非共享数据区域，以KB为单位。   
%x 命令退出状态。   
%k 进程接收到的信号数量。   
%w 进程被交换出主存的次数。   
%Z 系统的页面大小，这是一个系统常量，不用系统中常量值也不同。   
%P 进程所获取的CPU时间百分百，这个值等于user+system时间除以总共的运行时间。   
%K 进程的平均总内存使用量（data+stack+text），单位是KB。   
%w 进程主动进行上下文切换的次数，例如等待I/O操作完成。   
%c 进程被迫进行上下文切换的次数（由于时间片到期）。

## 用途说明 ##

time命令常用于测量一个命令的运行时间，注意不是用来显示和修改系统时间的（这是date命令干的事情）。但是今天我通过查看time命令的手册页，发现它能做的不仅仅是测量运行时间，还可以测量内存、I/O等的使用情况，手册页上的说法是time a simple command or give resource usage，其中time一词我认为它应该是测量或测定的意思，并不单指时间。一个程序在运行时使用的系统资源通常包括CPU、Memory和I/O等，其中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）。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，请看后文慢慢道来。

## 常用参数 ##

time命令最常用的使用方式就是在其后面直接跟上命令和参数：

time <command> \[<arguments...>\]

在命令执行完成之后就会打印出CPU的使用情况：

real    0m5.064s      <== 实际使用时间（real time）  
user    0m0.020s     <== 用户态使用时间（the process spent in user mode）  
sys     0m0.040s      <== 内核态使用时间（the process spent in kernel mode）

time命令跟上-p参数可以只打印时间数值（秒数），不打印单位。

## 使用示例 ##

### 示例一 统计运行时间 ###

\[root@web186 root\]\# time find . -name "mysql.sh"  
./work186/sms/bin/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts1/mysql.sh  
./work186/sms1/bin/mysql.sh  
./work186/sms1/src/scripts/mysql.sh  
./temp/sms/bin/mysql.sh  
./temp/sms/src/scripts/mysql.sh  
  
real    0m14.837s  
user    0m0.030s  
sys     0m0.120s  
\[root@web186 root\]\#

注：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。

\[root@web186 root\]\# time find . -name "mysql.sh"  
./work186/sms/bin/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts1/mysql.sh  
./work186/sms1/bin/mysql.sh  
./work186/sms1/src/scripts/mysql.sh  
./temp/sms/bin/mysql.sh  
./temp/sms/src/scripts/mysql.sh  
  
real    0m0.230s  
user    0m0.040s  
sys     0m0.030s

注：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。  
  
\[root@web186 root\]\# time -p find . -name "mysql.sh"  
./work186/sms/bin/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts1/mysql.sh  
./work186/sms1/bin/mysql.sh  
./work186/sms1/src/scripts/mysql.sh  
./temp/sms/bin/mysql.sh  
./temp/sms/src/scripts/mysql.sh  
real 0.15  
user 0.04  
sys 0.03

注：使用-p参数时，直接打印所需时间的数值，单位为秒，而不是更友好的格式，包括分钟、秒钟的显示方式。  
  
\[root@web186 root\]\#

### 示例二 Linux系统中time命令其实不止一个 ###

看过手册页的朋友，会发现有个-f参数可以来指定统计信息的输出格式，我们也来试一下。

\[root@web186 root\]\# time -f "real %f\\nuser %f\\nsys %f\\n" find . -name "mysql.sh"   
  
\-bash: -f: command not found  
  
real    0m0.024s  
user    0m0.000s  
sys     0m0.000s

怪哉，不灵啊。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。

\[root@web186 root\]\# type -a time  
  
time is a shell keyword  
time is /usr/bin/time

注：通过这条命令我们可以发现我们常用的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？  
  
\[root@web186 root\]\# /usr/bin/time  
  
Usage: /usr/bin/time \[-apvV\] \[-f format\] \[-o file\] \[--append\] \[--verbose\]  
       \[--portability\] \[--format=format\] \[--output=file\] \[--version\]  
       \[--help\] command \[arg...\]

注：外部命令/usr/bin/time功能更强大，下面来尝试一下。

\[root@web186 root\]\# /usr/bin/time find . -name "mysql.sh"  
  
./work186/sms/bin/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts1/mysql.sh  
./work186/sms1/bin/mysql.sh  
./work186/sms1/src/scripts/mysql.sh  
./temp/sms/bin/mysql.sh  
./temp/sms/src/scripts/mysql.sh  
0.03user 0.04system 0:00.12elapsed 55%CPU (0avgtext+0avgdata 0maxresident)k  
0inputs+0outputs (154major+63minor)pagefaults 0swaps

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。  
  
\[root@web186 root\]\# /usr/bin/time -v find . -name "mysql.sh"  
  
./work186/sms/bin/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts1/mysql.sh  
./work186/sms1/bin/mysql.sh  
./work186/sms1/src/scripts/mysql.sh  
./temp/sms/bin/mysql.sh  
./temp/sms/src/scripts/mysql.sh  
        Command being timed: "find . -name mysql.sh"  
        User time (seconds): 0.03  
        System time (seconds): 0.05  
        Percent of CPU this job got: 47%  
        Elapsed (wall clock) time (h:mm:ss or m:ss): 0:00.17  
        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: 153  
        Minor (reclaiming a frame) page faults: 64  
        Voluntary context switches: 0  
        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  
\[root@web186 root\]\#

尝试完这个之后，我看了一下Google搜索的结果，发现有位大虾早已发现了这个秘密，见相关资料【1】。

### 示例三 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。

\[root@web186 root\]\# time find . -name "mysql.sh" >1.txt  
  
real    0m0.081s  
user    0m0.060s  
sys     0m0.020s  
\[root@web186 root\]\# time find . -name "mysql.sh" 2>2.txt  
./work186/sms/bin/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts1/mysql.sh  
./work186/sms1/bin/mysql.sh  
./work186/sms1/src/scripts/mysql.sh  
./temp/sms/bin/mysql.sh  
./temp/sms/src/scripts/mysql.sh  
  
real    0m0.068s  
user    0m0.040s  
sys     0m0.030s

通过上面的尝试，发现无法将time的输出信息重定向到文件里面，为什么？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。那现在怎么办呢？网上提供了两种解决方法【2，3】，我们一一尝试一下。

第一种解决方法，就是将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。  
  
\[root@web186 root\]\# \{time find . -name "mysql.sh"\} 2>2.txt

好像成功了。慢，看一下对不对。  
\[root@web186 root\]\# cat 2.txt  
\-bash: \{time: command not found

原来bash把 \{time 作为一个整体来处理了，前后都加上空格试试。  
\[root@web186 root\]\# \{ time find . -name "mysql.sh" \} 2>2.txt  
> Ctrl+C

这次Bash认为命令都没有输入完成，少了分号。因为Bash认为后面的 \} 是find命令的参数。  
\[root@web186 root\]\# \{ time find . -name "mysql.sh"; \} 2>2.txt  
./work186/sms/bin/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts1/mysql.sh  
./work186/sms1/bin/mysql.sh  
./work186/sms1/src/scripts/mysql.sh  
./temp/sms/bin/mysql.sh  
./temp/sms/src/scripts/mysql.sh  
\[root@web186 root\]\# cat 2.txt  
  
real    0m0.068s  
user    0m0.030s  
sys     0m0.040s

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。

另外一种方式就是使用子Shell的方式，如下所示：

\[root@web186 root\]\# (time find . -name "mysql.sh") 2>2.txt  
./work186/sms/bin/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts/mysql.sh  
./work186/sms/src/scripts1/mysql.sh  
./work186/sms1/bin/mysql.sh  
./work186/sms1/src/scripts/mysql.sh  
./temp/sms/bin/mysql.sh  
./temp/sms/src/scripts/mysql.sh  
\[root@web186 root\]\# cat 2.txt  
  
real    0m0.083s  
user    0m0.040s  
sys     0m0.020s  
\[root@web186 root\]\#

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。