UNIX 中的 wall-clock-time、user-cpu-time 和 system-cpu-time 具体是啥？

Posted 2023-02-22

【中文标题】UNIX 中的 wall-clock-time、user-cpu-time 和 system-cpu-time 具体是啥？

【英文标题】：What specifically are wall-clock-time, user-cpu-time, and system-cpu-time in UNIX?UNIX 中的 wall-clock-time、user-cpu-time 和 system-cpu-time 具体是什么？

【发布时间】：2011-11-12 06:00:00

【问题描述】：

我可以根据名称进行猜测，但 UNIX 中的 wall-clock-time、user-cpu-time 和 system-cpu-time 具体是什么？

user-cpu time 是执行用户代码所花费的时间，而 kernel-cpu time 是由于需要特权操作（如 IO 到磁盘）而在内核中花费的时间吗？

这个测量的时间单位是什么？

挂钟时间真的是进程在 CPU 上花费的秒数，还是名称只是误导？

【问题讨论】：

What do 'real', 'user' and 'sys' mean in the output of time(1)?的可能重复

【参考方案1】：

挂钟时间是指挂在墙上的时钟（或手中的秒表）测量的从流程开始到“现在”之间经过的时间。

user-cpu time 和 system-cpu time 和你说的差不多——花在用户代码上的时间和花在内核代码上的时间。

单位是秒（和亚秒，可能是微秒或纳秒）。

挂钟时间不是进程在 CPU 上花费的秒数；它是经过的时间，包括等待其启动 CPU 所花费的时间（而其他进程开始运行）。

【讨论】：

那么这是否意味着挂钟时间总是大于 CPU时间？

@Pacerier：在单核机器上，是的，但是多核机器和多线程程序每秒可以使用超过 1 个 CPU 秒。

@JonathanLeffler 谢谢你的回答，我想得到已经过去的纳秒数，但使用公式CPUtime = #clock_cycles / clock_rate 计算 CPU 时间不能与计算时间相同。你知道我是否可以从 CPU 时间中获取经过的时间吗？

@Bionix1441：由于多种原因，您无法从 CPU 时间推导出经过的时间。首先，一个进程可以空闲，不消耗任何 CPU 时间，任意时间段（例如，一个守护进程等待客户端通过网络连接到它），所以它可能在经过的时间几天内什么都不做.其次，如果它正在运行，它可能有多个线程，并且如果它有 4 个线程并且系统上有 4 个或更多内核，它可能会在每秒经过的时间内花费 4 个 CPU 秒的工作量。这些表明没有可以使用的简单（甚至复杂）公式。

@Catbuilts：你知道 Unix 内核独立于用户程序运行吗？当您的程序进行系统调用（例如，read() 或 getpid()）时，内核会代表您的程序执行代码。内核还处理先发制人的多任务，以便轮到其他程序运行，并执行一些一般的内务工作以保持系统平稳运行。此代码在“内核代码”中执行（也在“内核模式”中）。这与您编写的代码以及您运行的用户库（包括系统 C 库）不同。

【参考方案2】：

挂钟时间：根据计算机内部时钟经过的时间，应与外界时间一致。这与 CPU 使用率无关；供参考。

用户 CPU 时间和系统时间：正是您的想法。系统调用，包括read、write等I/O调用，都是通过跳转到内核代码执行的。

如果挂钟时间 CPU 时间，您正在等待磁盘、网络或其他设备。

所有都以秒为单位，根据SI。

【参考方案3】：

time [WHAT-EVER-COMMAND]

---

real    7m2.444s
user    76m14.607s
sys 2m29.432s

$ lscpu
Architecture:          x86_64
CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                24

真实或挂钟

真正的 7m2.444s

在具有 24 核处理器的系统上，此 cmd/进程需要 7 分钟以上才能完成。通过利用所有给定内核的最可能的并行性。

用户

用户 76m14.607s

cmd/进程已经使用了这么多的 cpu 时间。 换句话说，在单核 CPU 的机器上，real 和 user 几乎相等，所以相同的命令需要大约 76 分钟才能完成。

系统

系统 2m29.432s

这是内核执行所有基本/系统级别操作以运行此 cmd 所花费的时间，包括上下文切换、资源分配等。

注意：该示例假设您的命令使用并行/线程。

详细手册页：https://linux.die.net/man/1/time

【讨论】：

考虑到您发布的时间，并行度不是大约一半吗？ （我只是在做(user + sys) / real 来代表它。

我来晚了，但是real > (user + sys)/(num cpus)，总是这样，因为程序也会花时间闲置或与其他程序共享，另外它可能不会 100% 使用所有内核时间（甚至任何时候）。它可能非常接近，但如果它是例如低开销的专用机器。

【参考方案4】：

挂钟时间正是它所说的，由墙上（或手表）上的时钟测量所经过的时间

用户cpu时间是在“用户空间”上花费的时间，即在非内核进程上花费的时间

系统 cpu 时间是在内核中花费的时间，通常是用于服务系统调用的时间。