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linux的time命令 2017-06-08 11:28:20

分类: 系统运维

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。


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