Linux系统之time命令的基本使用

江湖有缘2024-11-10 17:07

Linux系统之time命令的基本使用

一、time命令介绍

统计给定命令所花费的总时间：time 命令在 Unix 和类 Unix 系统（如 Linux）中被用来测量一个命令或程序的执行时间。它能够报告用户 CPU 时间、系统 CPU 时间以及实际经过的时间（也称为墙钟时间）。

二、time版本介绍

2.1 time版本简介

在大多数 Unix 和类 Unix 系统中，time 命令有两个版本：一个是 shell 内置的 time，另一个是 GNU time，通常位于 /usr/bin/time。这两个版本有一些关键的区别：

  • Shell 内置的 time
bash 复制代码 
位置：这个 time 是 shell 的一部分，不是独立的可执行文件。
选项：它支持较少的选项，通常只支持基本的时间测量功能。
输出：它的输出格式比较固定，一般只能显示 real, user, sys 时间。
  • GNU time
bash 复制代码 
位置：这个 time 通常是 /usr/bin/time，是一个独立的可执行文件。
选项：它支持更多的选项，比如 -o（将输出重定向到文件）、-a（追加到文件）、-f（自定义输出格式）等。

2.2 检查 time 的类型

可以使用 type -a time 命令来查看系统中所有可用的 time 版本：

bash 复制代码 
type -a time

如果返回的结果中：

time is a shell keyword #shell 内置的 time

time is /usr/bin/time #第二行表示 GNU time。

2.3 安装GNU time

如果 GNU time 没有安装，你可以通过包管理器来安装它。在 openEuler 中，通常使用 dnf 包管理器：

bash 复制代码 
dnf install time

三、time命令的使用帮助

3.1 Shell内置time用法

  • 基本语法
bash 复制代码 
time [选项] 命令（指令：指定需要运行的额指令及其参数）

3.2 GNU time用法

使用 /usr/bin/time --help查询 GNU time用法

bash 复制代码 
[root@openEuler-test ~]# /usr/bin/time --help
Usage: /usr/bin/time [OPTIONS] COMMAND [ARG]...
Run COMMAND, then print system resource usage.

  -a, --append              with -o FILE, append instead of overwriting
  -f, --format=FORMAT       use the specified FORMAT instead of the default
  -o, --output=FILE         write to FILE instead of STDERR
  -p, --portability         print POSIX standard 1003.2 conformant string:
                              real %%e
                              user %%U
                              sys %%S
  -q, --quiet               do not print information about abnormal program
                            termination (non-zero exit codes or signals)
  -v, --verbose             print all resource usage information instead of
                            the default format
  -h,  --help               display this help and exit
  -V,  --version            output version information and exit

Commonly usaged format sequences for -f/--format:
(see documentation for full list)
  %%   a literal '%'
  %C   command line and arguments
  %c   involuntary context switches
  %E   elapsed real time (wall clock) in [hour:]min:sec
  %e   elapsed real time (wall clock) in seconds
  %F   major page faults
  %M   maximum resident set size in KB
  %P   percent of CPU this job got
  %R   minor page faults
  %S   system (kernel) time in seconds
  %U   user time in seconds
  %w   voluntary context switches
  %x   exit status of command

选项解释·：

选项 描述
-a, --append 与 -o FILE 一起使用时，追加到文件而不是覆盖。
-f, --format=FORMAT 使用指定的 FORMAT 而不是默认格式。
-o, --output=FILE 将输出写入指定的文件而不是标准错误（STDERR）。
-p, --portability 打印符合 POSIX 标准 1003.2 的字符串： real %%e user %%U sys %%S
-q, --quiet 不打印关于异常程序终止的信息（非零退出码或信号）。
-v, --verbose 打印所有资源使用信息，而不是默认格式。
-h, --help 显示帮助信息并退出。
-V, --version 输出版本信息并退出。

四、time命令的直接使用

time后跟执行的命令，则可以可以统计该命令的时间消耗。

bash 复制代码 
[root@openEuler-test ~]# time hostname
openEuler-test

real	0m0.002s
user	0m0.000s
sys	0m0.001s

其中的三项输出的意思，如下所示：

  • real 表示的是整个过程的实际经过时间。
  • user 表示的是用户空间中的代码执行所花费的 CPU 时间。
  • sys 表示的是内核空间中的代码执行所花费的 CPU 时间。

五、/usr/bin/time的基本使用

5.1 /usr/bin/time直接使用

bash 复制代码 
[root@openEuler-test ~]# /usr/bin/time ls
aa  aa.txt  anaconda-ks.cfg  birthday-cake.jpg	gift.jpg  k8s.png  output.png  qrcode.svg  wordpress-4.9.1-zh_CN.tar.gz
0.00user 0.00system 0:00.00elapsed 100%CPU (0avgtext+0avgdata 2424maxresident)k
0inputs+0outputs (0major+113minor)pagefaults 0swaps
  • 第一行:

第一行是 ls 命令的实际输出，列出了当前目录下的文件和目录。

  • 第二行

0.00user：用户空间中的代码执行所花费的 CPU 时间为 0 秒。

0.00system：内核空间中的代码执行所花费的 CPU 时间为 0 秒。

0:00.00elapsed：实际经过的时间（wall clock time）为 0 秒。

100%CPU：CPU 使用率为 100%。这个值是 (user + system) / elapsed 的百分比。由于 elapsed 时间非常短，所以即使 user 和 system 时间都是 0，CPU 使用率也可能显示为 100%。

(0avgtext+0avgdata 2424maxresident)k：

0avgtext：平均文本段大小为 0 KB。

0avgdata：平均数据段大小为 0 KB。

2424maxresident：最大驻留内存大小为 2424 KB。

  • 第三行

0inputs+0outputs：输入和输出的数据量分别为 0 字节。

(0major+113minor)pagefaults：

0major：主要页错误（需要从磁盘读取页面）的数量为 0。

113minor：次要页错误（可以在内存中找到页面）的数量为 113。

0swaps：交换操作的次数为 0。

5.2 打印标准输出

使用-p选项，打印以下标准输出。

bash 复制代码 
[root@openEuler-test ~]# /usr/bin/time -p ls
aa  aa.txt  anaconda-ks.cfg  birthday-cake.jpg	gift.jpg  k8s.png  output.png  qrcode.svg  wordpress-4.9.1-zh_CN.tar.gz
real 0.00
user 0.00
sys 0.00

5.3 打印所有资源信息

使用-v选项，打印所有资源信息。

bash 复制代码 
[root@openEuler-test ~]#  /usr/bin/time -v ls
aa  aa.txt  anaconda-ks.cfg  birthday-cake.jpg	gift.jpg  k8s.png  output.png  qrcode.svg  wordpress-4.9.1-zh_CN.tar.gz
	Command being timed: "ls"
	User time (seconds): 0.00
	System time (seconds): 0.00
	Percent of CPU this job got: 0%
	Elapsed (wall clock) time (h:mm:ss or m:ss): 0:00.00
	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): 2456
	Average resident set size (kbytes): 0
	Major (requiring I/O) page faults: 0
	Minor (reclaiming a frame) page faults: 113
	Voluntary context switches: 1
	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
字段 值 描述
Command being timed "ls" 正在计时的命令是 ls。
User time (seconds) 0.00 用户空间中的代码执行所花费的 CPU 时间（秒）。
System time (seconds) 0.00 内核空间中的代码执行所花费的 CPU 时间（秒）。
Percent of CPU this job got 0% 该任务获得的 CPU 百分比。
Elapsed (wall clock) time 0:00.00 实际经过的时间（墙钟时间），格式为 h:mm:ss 或 m:ss。
Average shared text size (kbytes) 0 平均共享文本段大小（KB）。
Average unshared data size (kbytes) 0 平均非共享数据段大小（KB）。
Average stack size (kbytes) 0 平均堆栈大小（KB）。
Average total size (kbytes) 0 平均总大小（KB）。
Maximum resident set size (kbytes) 2456 最大驻留内存大小（KB）。
Average resident set size (kbytes) 0 平均驻留内存大小（KB）。
Major (requiring I/O) page faults 0 需要 I/O 的主要页错误次数。
Minor (reclaiming a frame) page faults 113 重新分配帧的次要页错误次数。
Voluntary context switches 1 自愿上下文切换次数。
Involuntary context switches 0 非自愿上下文切换次数。
Swaps 0 交换操作次数。
File system inputs 0 文件系统输入次数。
File system outputs 0 文件系统输出次数。
Socket messages sent 0 发送的套接字消息数。
Socket messages received 0 接收的套接字消息数。
Signals delivered 0 传递的信号数。
Page size (bytes) 4096 页面大小（字节）。
Exit status 0 命令的退出状态码。

5.4 将执行时间写入到文件中

使用-o选项将执行时间写入到文件中：

bash 复制代码 
[root@openEuler-test ~]# /usr/bin/time -o aa.txt ping www.baidu.com -c 4
PING www.a.shifen.com (153.3.238.102) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 153.3.238.102 (153.3.238.102): icmp_seq=1 ttl=53 time=14.8 ms
64 bytes from 153.3.238.102 (153.3.238.102): icmp_seq=2 ttl=53 time=14.2 ms
64 bytes from 153.3.238.102 (153.3.238.102): icmp_seq=3 ttl=53 time=14.3 ms
64 bytes from 153.3.238.102 (153.3.238.102): icmp_seq=4 ttl=53 time=15.0 ms

--- www.a.shifen.com ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3002ms
rtt min/avg/max/mdev = 14.212/14.590/14.991/0.320 ms
  • 查看该文件内容：
bash 复制代码 
[root@openEuler-test ~]# cat aa.txt
0.00user 0.00system 0:03.05elapsed 0%CPU (0avgtext+0avgdata 2920maxresident)k
0inputs+0outputs (0major+144minor)pagefaults 0swaps

5.5 追加信息

使用-a选项，将/usr/bin/time命令的输出信息追加到aa.txt文件中，而不会覆盖该文件。

bash 复制代码 
[root@openEuler-test ~]# /usr/bin/time -a -o aa.txt ls
aa  aa.txt  anaconda-ks.cfg  birthday-cake.jpg	gift.jpg  k8s.png  output.png  qrcode.svg  wordpress-4.9.1-zh_CN.tar.gz
[root@openEuler-test ~]# cat aa.txt
0.00user 0.00system 0:03.05elapsed 0%CPU (0avgtext+0avgdata 2920maxresident)k
0inputs+0outputs (0major+144minor)pagefaults 0swaps
0.00user 0.00system 0:00.00elapsed 0%CPU (0avgtext+0avgdata 2472maxresident)k
0inputs+0outputs (0major+115minor)pagefaults 0swaps

5.6 格式化时间输出

可参考以下命令，进行格式化时间输出。

bash 复制代码 
/usr/bin/time -f "time: %U" ls
参数 描述
%E 实际经过时间（real time），显示格式为 [小时:]分钟:秒。
%U 用户空间中的代码执行所花费的 CPU 时间（user time）。
%S 内核空间中的代码执行所花费的 CPU 时间（system time）。
%C 进行计时的命令名称及其命令行参数。
%D 进程非共享数据区域的大小，以 KB 为单位。
%x 命令退出状态码。
%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（page size），这是一个系统常量，不同系统中该值可能不同。
%P 进程所获取的 CPU 时间百分比，这个值等于 (user + system) 时间 / 总运行时间。
%K 进程的平均总内存使用量（包括 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）。

六、注意事项

  • 区分 Shell 内置 time 和 GNU time ：确保你使用的是 /usr/bin/time 而不是 shell 内置的 time，以利用更多高级选项。
  • 使用 -o 选项重定向输出 ：使用 -o 选项将 time 的输出重定向到文件中，以便后续分析。
  • 自定义输出格式 ：使用 -f 选项自定义输出格式，以便获取更详细的资源使用信息。
  • 启用详细模式 ：使用 -v 选项启用详细模式，以获取所有资源使用信息。
  • 处理异常终止 ：使用 -q 选项来抑制关于异常程序终止的信息，如非零退出码或信号。
  • 检查系统路径 ：确保 /usr/bin/time 在你的 PATH 环境变量中，或者直接使用完整路径调用。
  • 注意时间精度 ：对于非常短的命令，time 可能无法提供高精度的时间测量，因为系统计时器有最小分辨率。
  • 理解百分比 CPU 使用率 ：CPU 使用率是基于 (user + system) / elapsed 计算的，对于极短的命令可能会显示为 100%。
  • 查看帮助和版本信息 ：使用 -h 或 --help 查看帮助信息，使用 -V 或 --version 查看版本信息。
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