最少的可运行POSIX C示例
为了使事情更具体，我想time用一些最小的C测试程序来举例说明一些极端的情况。
可以使用以下命令编译和运行所有程序：
gcc -ggdb3 -o main.out -pthread -std=c99 -pedantic-errors -Wall -Wextra main.c
time ./main.out
并已在Ubuntu 18.10，GCC 8.2.0，glibc 2.28，Linux内核4.18，ThinkPad P51笔记本电脑，Intel Core i7-7820HQ CPU（4核/ 8线程），2个Samsung M471A2K43BB1-CRC RAM（2个16GiB）中进行了测试。
睡觉
非繁忙睡眠不计任何user或sys只real。
例如，一个睡眠一秒钟的程序：
#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(void) {
sleep(1);
return EXIT_SUCCESS;
}
GitHub上游。
输出类似：
real 0m1.003s
user 0m0.001s
sys 0m0.003s
对于在IO上可用而被阻止的程序也是如此。
例如，以下程序等待用户输入字符并按Enter：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
printf("%c\n", getchar());
return EXIT_SUCCESS;
}
GitHub上游。
而且，如果您等待大约一秒钟，它会像睡眠示例一样输出：
real 0m1.003s
user 0m0.001s
sys 0m0.003s
因此，time可以帮助您区分CPU和IO绑定程序：“ CPU绑定”和“ I / O绑定”是什么意思？
多线程
下面的示例niters对nthreads线程进行无用的，纯CPU绑定的工作的迭代：
#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <assert.h>
#include <inttypes.h>
#include <pthread.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
uint64_t niters;
void* my_thread(void *arg) {
uint64_t *argument, i, result;
argument = (uint64_t *)arg;
result = *argument;
for (i = 0; i < niters; ++i) {
result = (result * result) - (3 * result) + 1;
}
*argument = result;
return NULL;
}
int main(int argc, char **argv) {
size_t nthreads;
pthread_t *threads;
uint64_t rc, i, *thread_args;
/* CLI args. */
if (argc > 1) {
niters = strtoll(argv[1], NULL, 0);
} else {
niters = 1000000000;
}
if (argc > 2) {
nthreads = strtoll(argv[2], NULL, 0);
} else {
nthreads = 1;
}
threads = malloc(nthreads * sizeof(*threads));
thread_args = malloc(nthreads * sizeof(*thread_args));
/* Create all threads */
for (i = 0; i < nthreads; ++i) {
thread_args[i] = i;
rc = pthread_create(
&threads[i],
NULL,
my_thread,
(void*)&thread_args[i]
);
assert(rc == 0);
}
/* Wait for all threads to complete */
for (i = 0; i < nthreads; ++i) {
rc = pthread_join(threads[i], NULL);
assert(rc == 0);
printf("%" PRIu64 " %" PRIu64 "\n", i, thread_args[i]);
}
free(threads);
free(thread_args);
return EXIT_SUCCESS;
}
GitHub上游+绘图代码。
然后，在我的8个超线程CPU上，针对固定的10 ^ 10迭代，将wall，user和sys绘制为线程数的函数：
绘制数据。
从图中可以看到：
对于CPU密集型单核应用程序，wall和user大致相同
对于2核，用户大约是2倍墙，这意味着用户时间是在所有线程中计算的。
用户基本上翻了一番，而墙保持不变。
这最多可以持续8个线程，这与我计算机中超线程的数量相匹配。
8点之后，墙壁也开始增加，因为我们没有任何额外的CPU在给定的时间内进行更多的工作！
此时的比率平稳。
请注意，此图非常清晰和简单，因为工作纯粹是受CPU限制的：如果它是受内存限制的，那么我们将在内核更少的情况下更早地降低性能，因为内存访问将成为瓶颈，如What所示。术语“ CPU绑定”和“ I / O绑定”是什么意思？
系统工作繁重 sendfile
我想承担的最重的sys工作负载是使用sendfile，它在内核空间上执行文件复制操作：以理智，安全，高效的方式复制文件
因此，我认为此内核memcpy将是CPU密集型操作。
首先，我使用以下命令初始化一个较大的10GiB随机文件：
dd if=/dev/urandom of=sendfile.in.tmp bs=1K count=10M
然后运行代码：
#define _GNU_SOURCE
#include <assert.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/sendfile.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char **argv) {
char *source_path, *dest_path;
int source, dest;
struct stat stat_source;
if (argc > 1) {
source_path = argv[1];
} else {
source_path = "sendfile.in.tmp";
}
if (argc > 2) {
dest_path = argv[2];
} else {
dest_path = "sendfile.out.tmp";
}
source = open(source_path, O_RDONLY);
assert(source != -1);
dest = open(dest_path, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR);
assert(dest != -1);
assert(fstat(source, &stat_source) != -1);
assert(sendfile(dest, source, 0, stat_source.st_size) != -1);
assert(close(source) != -1);
assert(close(dest) != -1);
return EXIT_SUCCESS;
}
GitHub上游。
基本上可以提供预期的系统时间：
real 0m2.175s
user 0m0.001s
sys 0m1.476s
我也很好奇，看看是否time可以区分不同进程的系统调用，所以我尝试了：
time ./sendfile.out sendfile.in1.tmp sendfile.out1.tmp &
time ./sendfile.out sendfile.in2.tmp sendfile.out2.tmp &
结果是：
real 0m3.651s
user 0m0.000s
sys 0m1.516s
real 0m4.948s
user 0m0.000s
sys 0m1.562s
两者的系统时间与单个进程的系统时间大致相同，但是挂墙时间较长，因为进程可能争用磁盘读取访问权限。
因此，似乎实际上是在考虑哪个进程启动了给定的内核工作。
Bash源代码
当您仅time <cmd>在Ubuntu上执行操作时，它可以使用Bash关键字，如下所示：
type time
输出：
time is a shell keyword
因此我们在Bash 4.19源代码中为输出字符串使用grep源代码：
git grep '"user\b'
这导致我们执行execute_cmd.c函数time_command，该函数使用：
gettimeofday()而getrusage()如果两者都可用times() 除此以外
所有这些都是Linux系统调用和POSIX函数。
GNU Coreutils源代码
如果我们称其为：
/usr/bin/time
然后使用GNU Coreutils实现。
这个有点复杂，但是相关的资源似乎在resuse.c上，它确实：
- 非POSIX BSD
wait3呼叫（如果有）
times和gettimeofday否则