嵌入式Linux：獲取進(jìn)程時(shí)間

進(jìn)程時(shí)間是指進(jìn)程從創(chuàng)建到當(dāng)前時(shí)刻所使用的CPU資源的總時(shí)間。為了記錄和分析，內(nèi)核將CPU時(shí)間（進(jìn)程時(shí)間）分為以下兩個(gè)部分：

• 用戶CPU時(shí)間：進(jìn)程在用戶空間（用戶態(tài)）運(yùn)行時(shí)所花費(fèi)的CPU時(shí)間。有時(shí)也稱為虛擬時(shí)間（virtual time）。

• 系統(tǒng)CPU時(shí)間：進(jìn)程在內(nèi)核空間（內(nèi)核態(tài)）運(yùn)行時(shí)所花費(fèi)的CPU時(shí)間。這是內(nèi)核執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用或代表進(jìn)程執(zhí)行其他任務(wù)（例如，處理頁錯(cuò)誤）所花費(fèi)的時(shí)間。

通常，進(jìn)程時(shí)間是指用戶CPU時(shí)間和系統(tǒng)CPU時(shí)間的總和，即進(jìn)程使用的總CPU時(shí)間。

提示：進(jìn)程時(shí)間不等于程序的整個(gè)生命周期所消耗的時(shí)間。如果進(jìn)程處于休眠狀態(tài)（進(jìn)程被掛起，不會(huì)得到系統(tǒng)調(diào)度），它不會(huì)使用CPU資源，因此休眠時(shí)間不計(jì)入進(jìn)程時(shí)間。

在Linux系統(tǒng)中，獲取進(jìn)程時(shí)間的兩種常用方法是使用times函數(shù)和clock函數(shù)。這些函數(shù)允許程序獲取進(jìn)程的CPU時(shí)間，以進(jìn)行性能分析和優(yōu)化。

times 函數(shù)：

• 用于獲取進(jìn)程及其子進(jìn)程的用戶和系統(tǒng)CPU時(shí)間。

• 返回從系統(tǒng)啟動(dòng)到調(diào)用時(shí)的時(shí)鐘滴答數(shù)。

• struct tms 結(jié)構(gòu)用于存儲(chǔ)具體時(shí)間信息。

clock 函數(shù)：

• 用于獲取程序的用戶和系統(tǒng)CPU時(shí)間。

• 返回從程序啟動(dòng)到調(diào)用時(shí)的時(shí)鐘滴答數(shù)。

• 通過將返回值除以CLOCKS_PER_SEC可以得到秒數(shù)。

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times函數(shù)

times函數(shù)用于獲取當(dāng)前進(jìn)程及其子進(jìn)程的CPU時(shí)間。

函數(shù)原型如下：

#include <sys/times.h> clock_t times(struct tms *buf);

參數(shù)：

• buf：指向struct tms結(jié)構(gòu)的指針，用于存儲(chǔ)進(jìn)程時(shí)間信息。

返回值：

• 返回從系統(tǒng)啟動(dòng)到調(diào)用times函數(shù)時(shí)的時(shí)鐘滴答數(shù)（clock ticks）。

• 失敗時(shí)返回(clock_t)-1，并設(shè)置errno來指示錯(cuò)誤。

struct tms 結(jié)構(gòu)：

struct tms {    clock_t tms_utime;  /* 用戶CPU時(shí)間 */    clock_t tms_stime;  /* 系統(tǒng)CPU時(shí)間 */    clock_t tms_cutime; /* 已終止的子進(jìn)程的用戶CPU時(shí)間 */    clock_t tms_cstime; /* 已終止的子進(jìn)程的系統(tǒng)CPU時(shí)間 */};

示例如下：

#include <stdio.h>#include <sys/times.h>#include <unistd.h> int main() {    struct tms t;    clock_t start, end;     start = times(&t);    if (start == (clock_t)-1) {        perror("times");        return 1;    }     // 模擬一些工作負(fù)載    for (volatile int i = 0; i < 100000000; i++);     end = times(&t);    if (end == (clock_t)-1) {        perror("times");        return 1;    }     long ticks_per_second = sysconf(_SC_CLK_TCK);     printf("User time: %lf secondsn", (double)t.tms_utime / ticks_per_second);    printf("System time: %lf secondsn", (double)t.tms_stime / ticks_per_second);    printf("Child user time: %lf secondsn", (double)t.tms_cutime / ticks_per_second);    printf("Child system time: %lf secondsn", (double)t.tms_cstime / ticks_per_second);     return 0;}

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clock函數(shù)

clock函數(shù)用于獲取程序的用戶CPU時(shí)間。

函數(shù)原型如下：

#include <time.h> clock_t clock(void);

返回值：

• 返回程序使用的用戶和系統(tǒng)CPU時(shí)間的時(shí)鐘滴答數(shù)（clock ticks）。

• 失敗時(shí)返回(clock_t)-1，并設(shè)置errno來指示錯(cuò)誤。

示例如下：

#include <stdio.h>#include <time.h> int main() {    clock_t start, end;    double cpu_time_used;     start = clock();    if (start == (clock_t)-1) {        perror("clock");        return 1;    }     // 模擬一些工作負(fù)載    for (volatile int i = 0; i < 100000000; i++);     end = clock();    if (end == (clock_t)-1) {        perror("clock");        return 1;    }     cpu_time_used = ((double) (end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;     printf("CPU time used: %f secondsn", cpu_time_used);     return 0;}

這兩個(gè)函數(shù)在進(jìn)行程序性能分析和調(diào)試時(shí)非常有用，可以幫助開發(fā)者了解程序的CPU時(shí)間消耗情況。