說明：在進行一些效能測試的時候，有時候我們希望能計算一個程式執行的時間，有時候可能會自己寫一個shell指令碼方便進行一些效能測試的控制(比如希望能執行N次取平均值等），總之，這其中有一個需求可能就是獲取一個時間戳或時間差。

1. Linux shell獲取時間的相關命令

time命令：獲取一個程式的執行時間，可以獲取到實際執行時間以及程式在使用者態和核心態分別的時間，大部分的效能測試，可能只需要關注實際時間。

time命令的使用就很簡單了，在原有的要執行的程式（可執行檔案、指令碼等任何可執行程式）之前加上time即可。

問題一：time命令的常用選項

使用time，常用的選項是：-f和-p。其中-f後面指定一個格式串，控制time的輸出的格式，預設的time輸出是real、user、sys三行以xmxxx.xxxs的格式輸出，通過-f可以控制。

-p選項也是格式，表示使用posix標準的格式，主要的區別是顯示的時間都是以s為單位的，具體關於格式的問題參考man time的幫助內容就知道了。

PS：-f選項沒法工作？弄不清楚為何-f和-o等選項都無法工作，知道的請補充。(-p是工作的)

另一種控制格式的方法是設定TIMEFORMAT環境變數，具體參考man time可以知道這些格式控制符分別表示什麼。舉例如下：

#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，感覺time的有些格式和上面的選項一樣，好像不完全工作，總之，關係不大，格式並不重要，一般使用-p以秒作為單位就足夠了。

問題二：time命令的輸出的問題

上面已經說到，好像-o選項並不工作，那麼，我們就只能自己想辦法了。有時候寫指令碼，就希望把time的結果輸出到檔案中，然後可能會根據time的輸出進行一些處理，比如提取出real時間等。顯然，大家能想到的是重定向了，至於重定向的使用這裡顯然不準備討論(太複雜)，只是提示一點：time命令的輸出結果是輸出到stderr的，不是stdout，所以進行重定向的時候要注意了。看懂下面的例子基本就能理解了：

#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：這裡更多的是涉及到的和重定向相關的內容，所以不會詳細分析每一個例子。說明的是注意time pwd 2> out.txt和(time pwd) 2> out.txt的區別，前面一個的含義是把pwd的結果stderr重定向到out.txt，相當於"time (pwd 2> out.txt)"的結果。

date命令：

這裡只說明一下幾個常見的問題：

問題一：date的%s和%N

date中有很多控制格式的，其中%s是獲取當前時間距離1970-01-01 00:00:00 UTC的時間差。date的其它很多格式控制都是控制當前時間的輸出格式而已，比如只輸出時分秒，只輸出年月日等等，其中%N也是這一類，%N輸出的是當前時間的納秒部分，由於date並沒有毫秒等級別的輸出，所以在秒以下的內容都屬於納秒部分。所以從這個角度說，date是可以很精確的，可以達到納秒級別。

問題二：獲取一個時間戳

有時候會使用時間戳，或者隨機數，UUID這樣的東西，百度一下也有相關文章(比如搜尋”shell date隨機數“等）。一般來說，可以用%s和%N組合的方式就沒問題，同一秒內，兩次執行%N肯定不會一樣，所以%s和%N組合能得到一個唯一數。

#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：有時候可能希望用一個”唯一“的東西來對檔案命名等，就可以加上時間戳了。

2. Linux shell獲取時間差(使用date命令）

至於使用time命令，其本身就是獲取一個時間差，但是顯然，time只適用於一些簡單的情況，因為後面的引數是可以執行的內容，有時候可能需要執行多條命令，用time就比較麻煩。

(1) 秒為單位

date獲取的是”當前時間“，顯然，兩次執行date就可以得到一個時間差，理論上，可以使用很多格式來表示date的輸出，從而計算時間差，但是，顯然，最直接的方式就是使用%s了，這樣直接就可以計算出一個時間差，不需要那麼複雜的shell字串處理了。如下：

#start=$(date +%s) && sleep 2 && end=$(date +%s) && echo $(( $end - $start ))
2
#start=$(date +%s) && sleep 3 && end=$(date +%s) && echo $(( $end - $start ))
3
#

當然，這裡是在terminal中測試的，所以用&&連續執行這些命令，對於指令碼，一行一行的寫就很好了。。。。

start=$(date +%s)
...what to do for timing...
end=$(date +%s)
time=$(( $end - $start ))
echo $time

(2) ms為單位

更多的效能測試等場合獲取時間差，有可能希望精確到ms。事實上，使用date是可以達到ms的。直接上程式碼吧。

#! /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：這個程式碼是一個簡單的測試，可以獲取到ls命令執行的時間，相信其執行時間已經夠短了，如果你需要獲取的時間差在ms以下，相信你不會使用shell了，嘿嘿，自然要靠C去弄了。

結果如下：

#./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
#

還滿意吧，能獲取到這麼短的時間。當然，理論上可以獲取到以ns為單位的時間差，但是，個人覺得用shell去弄這麼小的時間差，你覺得準確麼。。。

說明：

上面的程式碼的思路，其實很簡單了，%s為距離標準時間的秒數，%N為當前時間的秒以下的部分，那麼顯然，%s和%N就表示了當前時間的完整時間戳，兩個時間戳就差值就是時間差，問題就是如何處理的問題，大概就是：先使用%s.%N的格式獲取到start和end時間，然後利用cut命令從start和end中獲取到“.“前面的秒的部分和後面的納秒的部分（說明：這裡的在%s和%N之間插入點，只是作為分隔的作用，任何可能的字元都是可以的，只要能被cut分開就行）；然後，用秒的部分相減，得到秒的差值，轉換為毫秒的差值；然後，把納秒的部分轉換為毫秒之後求差值（可能為負數）；最後，兩個差值相加就是真正的以毫秒為單位的差值了。很容易理解，關鍵是cut的使用，對於shell高手來說，應該有很多方法可以對字串提取，但是對於我這樣的非shell高手，要自己用awk或sed什麼的寫一個提取的正則，還是很有難度，還好找到了cut命令，能很容易的對這種字串進行提取。所以：這裡的方法僅供參考。。。

關於程式碼中的“10#”，這是表示後面的數是10進位制的數字，之所以需要這個是因為這裡的納秒的前面是以0開頭的，shell中好像以0開頭會預設認為是八進位制，導致執行報錯，總之，百度一下就找到了原因，這裡就索性把所有的數字都加上了10#，表示都是10進位制。