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隨著科技的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，時(shí)間已經(jīng)成為一種極其重要的資源。在很多場景下，特別是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、高性能計(jì)算、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和游戲等領(lǐng)域，以微秒甚至納秒為單位的時(shí)間已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間單位，操作系統(tǒng)也逐漸適配了這種時(shí)間單位。而在這種情況下，如何獲取微秒級時(shí)間已經(jīng)成為了一個(gè)非常值得研究的問題。
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本文主要介紹Linux操作系統(tǒng)如何獲取微秒級時(shí)間的方法和技巧，包括系統(tǒng)調(diào)用、定時(shí)器、高分辨率計(jì)數(shù)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等多種方式。
一、系統(tǒng)調(diào)用
系統(tǒng)調(diào)用是Linux操作系統(tǒng)提供的一種獲取時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)方法，可以通過系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)來獲取當(dāng)前時(shí)間。在Linux中，使用gettimeofday()函數(shù)可以獲取當(dāng)前時(shí)間的秒和微秒。其函數(shù)原型如下：
“`C
int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
“`
其中，tv參數(shù)是一個(gè)指向timeval結(jié)構(gòu)體的指針，表示當(dāng)前時(shí)間，tz參數(shù)是一個(gè)指向timezone結(jié)構(gòu)體的指針，表示時(shí)區(qū)信息。如果tz參數(shù)為NULL，則忽略時(shí)區(qū)信息。
timeval結(jié)構(gòu)體的定義如下：
“`C
struct timeval {
time_t tv_sec; /*秒*/
suseconds_t tv_usec; /*微秒*/
};
“`
需要注意的是，由于gettimeofday()函數(shù)存在一定的調(diào)用開銷，因此其獲取時(shí)間的精度并不高，更大精度只能達(dá)到微秒級別。
二、定時(shí)器
定時(shí)器是Linux系統(tǒng)中一種常用的獲取時(shí)間的方法。Linux內(nèi)核提供了兩種定時(shí)器：硬定時(shí)器和軟定時(shí)器。其中硬定時(shí)器依賴于硬件支持，軟定時(shí)器則完全依賴于軟件。更常用的是軟定時(shí)器，它使用系統(tǒng)調(diào)度器后臺線程進(jìn)行定時(shí)器管理，可以達(dá)到對微秒級別時(shí)間的高精度獲取。
在Linux中，使用定時(shí)器方法可以通過setitimer()函數(shù)設(shè)置定時(shí)器，該函數(shù)的原型如下：
“`C
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);
“`
其中，which參數(shù)表示使用的定時(shí)器種類，可以是ITIMER_REAL、ITIMER_VIRTUAL或ITIMER_PROF。new_value參數(shù)是一個(gè)指向itimerval結(jié)構(gòu)體的指針，表示新的定時(shí)器時(shí)間。old_value參數(shù)是一個(gè)指向itimerval結(jié)構(gòu)體的指針，表示舊的定時(shí)器時(shí)間。
itimerval結(jié)構(gòu)體的定義如下：
“`C
struct itimerval {
struct timeval it_interval; /*定時(shí)器運(yùn)行間隔*/
struct timeval it_value; /*定時(shí)器初次啟動時(shí)間*/
};
“`
需要注意的是，定時(shí)器方法在高精度時(shí)間獲取方面并不是更佳選擇。這是因?yàn)樗艿较到y(tǒng)調(diào)度器后臺線程的影響，所以在系統(tǒng)負(fù)載高的情況下，定時(shí)器的精度會下降。
三、高分辨率計(jì)數(shù)器
高分辨率計(jì)數(shù)器是一種使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件資源去獲取高精度時(shí)間的方法。在Linux系統(tǒng)中，高分辨率計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)方式是通過讀取CPU時(shí)鐘頻率和CPU計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)算。這種方法可以實(shí)現(xiàn)微秒級別時(shí)間的精度獲取，而且只要CPU在運(yùn)行，就可以保持一定的時(shí)間精度。
在Linux中，使用高分辨率計(jì)數(shù)器方法可以通過rdtscp()函數(shù)獲取當(dāng)前CPU時(shí)間戳計(jì)數(shù)器的值。然后使用計(jì)算公式可以將計(jì)數(shù)器值轉(zhuǎn)換為微秒級別的時(shí)間。
需要注意的是，高分辨率計(jì)數(shù)器方法對于并行運(yùn)行的代碼和多核系統(tǒng)存在一定的限制。另外，由于計(jì)數(shù)器值的溢出問題，該方法可能無法獲得長時(shí)間的高精度時(shí)間。
四、實(shí)時(shí)時(shí)鐘
實(shí)時(shí)時(shí)鐘是Linux內(nèi)核提供的一種高精度時(shí)間獲取方法。它與Linux系統(tǒng)中的其他時(shí)間獲取方法不同，實(shí)時(shí)時(shí)鐘是基于系統(tǒng)硬件而不是軟件實(shí)現(xiàn)的。實(shí)時(shí)時(shí)鐘硬件包括時(shí)鐘芯片和定時(shí)器，時(shí)鐘芯片提供了一種高精度的時(shí)鐘信號，而定時(shí)器則用于校準(zhǔn)時(shí)間誤差。
在Linux中，使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘方法可以通過clock_gettime()函數(shù)獲取當(dāng)前時(shí)間。其函數(shù)原型如下：
“`C
int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec *tp);
“`
其中，clk_id參數(shù)表示使用的時(shí)鐘種類，常見的有CLOCK_REALTIME、CLOCK_MONOTONIC和CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID等。tp參數(shù)是一個(gè)指向timespec結(jié)構(gòu)體的指針，表示返回的當(dāng)前時(shí)間。
timespec結(jié)構(gòu)體的定義如下：
“`C
struct timespec {
time_t tv_sec;
long tv_nsec;
};
“`
需要注意的是，由于實(shí)時(shí)時(shí)鐘硬件資源較為昂貴，因此該方法的實(shí)現(xiàn)對于低成本嵌入式系統(tǒng)來說可能存在一定困難。
本文介紹了Linux下四種獲取微秒級時(shí)間的方法和技巧，包括系統(tǒng)調(diào)用、定時(shí)器、高分辨率計(jì)數(shù)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等。需要注意的是，每種方法都有其特定的使用場景和注意事項(xiàng)，需要結(jié)合具體業(yè)務(wù)需求來選擇使用。同時(shí)，Linux內(nèi)核提供的多種時(shí)間獲取方法也成為了其他操作系統(tǒng)和平臺實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間的基礎(chǔ)。
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java獲取linux文件時(shí)間
在Java中，可以通過使用File類的lastModified()方法來獲取Linux文件的修改時(shí)間。該方法返回一指斗純個(gè)表示文件最后修改時(shí)間的long類型值，它表示從1970年1月1日00:00:00 GMT（格林威治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）到文件被修改的時(shí)間的毫秒數(shù)。我們可以將這個(gè)long類型值轉(zhuǎn)換為Java日期對象，以便更好地操作和顯示文件的時(shí)間。以下是一個(gè)示例代碼：
“`java
import java.io.File;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
public class FileTimeDemo {
public static void main(String args) {
String fileName = “/home/user/test.txt”; // Linux文件路徑
File file = new File(fileName);
long modifiedTime = file.lastModified(); /銷談/ 獲取文件最后修改時(shí)間的long值
Date date = new Date(modifiedTime); // 將long值轉(zhuǎn)換為日期對象
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(“yyyy-MM-dd HH:mm:ss”);
String formattedDate = sdf.format(date); /唯咐/ 將日期對象格式化為字符串
System.out.println(“文件 ” + fileName + ” 的最后修改時(shí)間是：” + formattedDate);
}
}
“`
在上面的代碼中，我們使用SimpleDateFormat類將日期對象格式化為字符串，以便更好地顯示文件的時(shí)間。運(yùn)行以上代碼，輸出結(jié)果如下：
“`
文件 /home/user/test.txt 的最后修改時(shí)間是：:40:11
“`
獲取Linux文件時(shí)間，可以使用Java中的File類的lastModified()方法來獲取。該方法返回的是1970年1月1日00:00:00 GMT以來的毫秒數(shù)。
這是因?yàn)長inux系統(tǒng)中，每個(gè)文件都有三種時(shí)間：修改時(shí)間（mtime）、訪問時(shí)間（atime）和狀態(tài)時(shí)間（ctime）。其中，修改時(shí)間指的是文件內(nèi)容被修改的時(shí)間，訪問時(shí)間指的是文件被讀取的時(shí)間，狀態(tài)時(shí)間指的是文件狀態(tài)被修改的時(shí)間。而在Linux系統(tǒng)陵枝中，文件的時(shí)間以Unix時(shí)間戳（從1970年1月1日00:00:00 GMT到現(xiàn)在的秒數(shù)）的形式保存。
在Java中，F(xiàn)ile類的lastModified()方法返回的是文件最后一次被修改的時(shí)間，即在Linux系統(tǒng)中對應(yīng)的mtime?？梢詫⒃摲祷刂缔D(zhuǎn)換為Date類型，再使用SimpleDateFormat類進(jìn)行格式化，從而獲得需要的日期時(shí)間格式。
需要注意的是，在Linux系統(tǒng)中，文件的時(shí)間戳精確到秒級別。如果帆中需要獲取更精確的時(shí)間戳，可以使用FileChannel類的map()方法來實(shí)現(xiàn)，這樣可以獲得納秒級別的時(shí)間戳。
另外，Linux系統(tǒng)中，除了文件的mtime、atime和ctime之外，還有一個(gè)系統(tǒng)時(shí)間（system time）的概念。系統(tǒng)時(shí)間指的是系統(tǒng)內(nèi)核的時(shí)態(tài)汪山間，可以使用Java中的System類的currentTimeMillis()方法來獲取。
在Java中獲取Linux文件時(shí)間可以使用Java的File類中的lastModified()方法。該方法返回的是文件畢神的最后修改時(shí)間，以毫秒為單位，從1970年1月1日00:00:00 GMT開始手搭虧計(jì)算。
下面是一個(gè)獲取Linux文件時(shí)間的示例代碼：
import java.io.File;
import java.util.Date;
public class FileTimeExample {
public static void main(String args) {
File file = new File(“/path/to/file”);
if (file.exists()) {
long lastModified = file.lastModified();
Date date = new Date(lastModified);
System.out.println(“Last modified time of file: ” + date);
} else {
System.out.println(“File does not exist.”);
}
}
}
在上述代碼中，我們使用File類的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)代表文件的File對象，然后使用File類的lastModified()方法獲取文件的最后修改時(shí)間。最后，我們將時(shí)間轉(zhuǎn)枝掘換為Date對象并輸出到控制臺。
需要注意的是，文件時(shí)間的返回值是以毫秒為單位的時(shí)間戳，因此需要使用Date對象將其轉(zhuǎn)換為易讀的日期格式。此外，如果文件不存在，則需要進(jìn)行相應(yīng)的錯(cuò)誤處理。
linux 內(nèi)核怎么打印系統(tǒng)時(shí)間戳
在編譯Linux內(nèi)核，配置時(shí)：make menuconfig —> Kernel hacking –> show timing information on printks
當(dāng)選中這個(gè)選項(xiàng)后棚亂蠢，啟動內(nèi)核，會在日志信息前面加上時(shí)間戳。
從下面的輸出可以看出，時(shí)間精確到陪滲微秒（us）鏈陪。
如下:
Uncompressing Linux… done, booting the kernel.
Linux version 2.6.35.7+ (bshen@bamboo) (gcc version 4.4.1 (Sourcery G++ Lite 2023q1-202) ) #109 PREEMPT Mon Nov 14 15:11:15 CST 2023
CPU: ARM926EJ-S revision 5 (ARMv5TEJ), cr=
CPU: VIVT data cache, VIVT instruction cache
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當(dāng)前文章：Linux如何獲取微秒級時(shí)間(linux獲取時(shí)間微秒)
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