在Linux上确定clock_gettime分辨率的正确方法

Posted 2023-03-06

【中文标题】在Linux上确定clock_gettime分辨率的正确方法

【英文标题】：Correct way of determining resolution of clock_gettime on Linux

【发布时间】：2015-09-12 21:23:55

【问题描述】：

作为家庭作业的一部分，我正在处理 Linux 上古老的时间分辨率问题。长话短说，我试图在运行 Linux 版本 2.6.32 的 Intel i5 四核 3.2 GHz 机器上找到可以为我提供最佳分辨率的机制。

我查找了不同的方法，最后比较了clock_gettime 和RDTSC 的性能。我可能会针对后者发布另一个问题，但这是我为找到clock_gettime 调用所需的平均时间所做的：

clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts_start);
for(loopindex = 0; loopindex < 1000000; loopindex++)
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts_end);

ts, ts1, ts2 的类型为 struct timespec。我稍后计算 ts_end 和 ts_start 之间的差异并除以 1000000。这给了我 26ns。

然后我想尝试其他方法：

clock_gettime(CLOCK_MONOTONIc, &ts1);
ts2 = ts1;
while(ts1.tv_sec == ts2.tv_sec && ts1.tv_nsec == ts2.tv_nsec)
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts2);

ts1 和 ts2 再次属于 struct timespec 类型。我打印循环终止时的时间差。现在，这给了我大约 100ns。

我对这里的正确方法以及正确的价值感到困惑。在应该如何解释时代方面，我是否遗漏了一些基本点？此外，这让我对“分辨率”一词感到困惑。 26ns/100ns是否表示系统上clock_gettime的实际分辨率为26ns/100ns？

编辑

我还改变了第一种方法的循环计数并使用了更小的数字。第一次调用需要很长时间（~140ns），第二次更短，以此类推，直到所有后续调用都在 26ns 时达到平衡。我猜这是由于缓存。这会影响正确的值吗？

【问题讨论】：

取平均值肯定会产生误导。当您两次读取相同的值时，差异为零，这会降低平均值。所以我会说 100nsec 是这两个值中更正确的一个。我通常会运行第二个循环数千次，并保留差异的直方图。期望每个差异都是分辨率的倍数。

@user3386109：糟糕，我犯了一个错误——第一种方法不同。请再次检查问题。

第一种方法是测量调用clock_gettime 函数所需的时间。这是一条重要的信息，因为调用函数的时间可能大于时钟分辨率。在这种情况下，更难确定时钟分辨率。但是，该循环不会告诉您有关时钟分辨率的任何信息。它只告诉你调用clock_gettime 大约需要26nsec。

@user3386109：现在更困惑了：/。在第二种方法中，如果完成的时间少于 1ns，则对函数的第二次调用不会终止循环，但我们知道它确实需要更多时间。所以它应该在第二次调用时终止循环，从而给出调用函数所需的时间，因此应该与第一种方法相同。我理解正确吗？

第二种方法一直调用clock_gettime，直到时间改变。因此，如果时钟分辨率为 100 纳秒，调用函数的时间为 26 纳秒，那么您通常会在循环中断前调用 clock_gettime 4 次。您可以通过在循环中放置一个计数器来确认。

【参考方案1】：

了解内部时钟分辨率的最佳方法是使用函数clock_getres(2)，如posix中指定的那样。

int clock_getres(clockid_t clk_id, struct timespec *res);