bash 内置 time 命令的精度是多少？

Question

我有一个脚本，它使用 bash 内置命令 time 测量程序的执行时间。

我试图了解此命令的精度：据我所知，它以毫秒为单位返回精度，但它使用getrusage() 函数返回一个以微秒为单位的值。但是读取this paper，实际精度仅为10ms，因为getrusage 对时间的采样依赖于滴答声（= 100Hz）。这篇论文真的很老了（它提到了在奔腾 166Mhz 和 96Mb 内存上运行的 Linux 2.2.14）。

time 是否仍在使用getrusage() 和 100 Hz 刻度，还是在现代系统上更精确？

测试机运行Linux 2.6.32。

编辑：这是 muru 的代码的略微修改版本（也应该在旧版本的 GCC 上编译）：修改变量 'v' 的值也改变措施之间的延迟，以发现最小粒度。大约 500,000 的值应该会在相对较新的 cpu 上触发 1ms 的变化（i5/i7 的第一个版本 @~2.5Ghz）

#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <stdio.h>

void dosomething(){
    long v = 1000000; 
        while (v > 0)
          v--;
}

int main()
{
    struct rusage r1, r2;
    long t1, t2, min, max;
    int i;

    printf("t1\tt2\tdiff\n");

    for (i = 0; i<5; i++){
        getrusage(RUSAGE_SELF, &r1);
        dosomething();
        getrusage(RUSAGE_SELF, &r2);

        t1 = r1.ru_stime.tv_usec + r1.ru_stime.tv_sec*1000000 + r1.ru_utime.tv_usec + r1.ru_utime.tv_sec*1000000;
        t2 = r2.ru_stime.tv_usec + r2.ru_stime.tv_sec*1000000 + r2.ru_utime.tv_usec + r2.ru_utime.tv_sec*1000000;

        printf("%ld\t%ld\t%ld\n",t1,t2,t2-t1);

        if ((t2-t1 < min) | (i == 0))
            min = t2-t1;

        if ((t2-t1 > max) | (i == 0))
            max = t2-t1;
        dosomething();

    }

    printf("Min = %ldus Max = %ldus\n",min,max);

    return 0;
}

但是精度与 linux 版本有关：Linux 3 及更高版本的精度是按我们的顺序排列的，而在 linux 2.6.32 上可能在 1ms 左右，可能还取决于特定的发行版。我想这种差异与在最近的 linux 版本上使用 HRT 而不是 Tick 有关。

在任何情况下，所有最近和不太最近的机器上的最大时间精度都是 1 毫秒。

Answer 1

bash 内置 time 仍然使用 getrusage(2)。在 Ubuntu 14.04 系统上：

$ bash --version
GNU bash, version 4.3.11(1)-release (x86_64-pc-linux-gnu)
Copyright (C) 2013 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>

This is free software; you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.
$ strace -o log bash -c 'time sleep 1'

real    0m1.018s
user    0m0.000s
sys 0m0.001s
$ tail log
getrusage(RUSAGE_SELF, {ru_utime={0, 0}, ru_stime={0, 3242}, ...}) = 0
getrusage(RUSAGE_CHILDREN, {ru_utime={0, 0}, ru_stime={0, 530}, ...}) = 0
write(2, "\n", 1)                       = 1
write(2, "real\t0m1.018s\n", 14)        = 14
write(2, "user\t0m0.000s\n", 14)        = 14
write(2, "sys\t0m0.001s\n", 13)         = 13
rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, [CHLD], [], 8) = 0
rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

正如strace 输出所示，它调用getrusage。

至于精度，getrusage 使用的 rusage 结构包括 timeval 对象，timeval 具有微秒精度。来自manpage of getrusage：

ru_utime
      This is the total amount of time spent executing in user mode,
      expressed in a timeval structure (seconds plus microseconds).

ru_stime
      This is the total amount of time spent executing in kernel
      mode, expressed in a timeval structure (seconds plus
      microseconds).

我认为它比 10 毫秒要好。以以下示例文件为例：

#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    struct rusage now, then;
    getrusage(RUSAGE_SELF, &then);
    getrusage(RUSAGE_SELF, &now);
    printf("%ld %ld\n",
        then.ru_stime.tv_usec + then.ru_stime.tv_sec*1000000 + then.ru_utime.tv_usec + then.ru_utime.tv_sec*1000000
        now.ru_stime.tv_usec + now.ru_stime.tv_sec*1000000 + now.ru_utime.tv_usec + now.ru_utime.tv_sec*1000000);
}

现在：

$ make test
cc     test.c   -o test
$ for ((i=0; i < 5; i++)); do ./test; done
447 448
356 356
348 348
347 347
349 350

连续调用getrusage 之间报告的差异为 1 µs 和 0（最小值）。由于它确实显示了 1 µs 的间隙，因此滴答声必须最多为 1 µs。

如果它有 10 毫秒的滴答声，则差异将为零，或至少为 10000。