Linux下有什么工具可以分析出一个程序的运算时间分布

最近在使用 time 命令时，无意间发现了一些隐藏的小秘密和强大功能，今天分享给大家。time 在Linux下是比较常用的命令，可以帮助我们方便的计算程序的运行时间，对比采用不同方案时程序的运行性能。

一、Linux下有什么工具可以分析出一个程序的运算时间分布

最近在使用 time 命令时，无意间发现了一些隐藏的小秘密和强大功能，今天分享给大家。

time在Linux下是比较常用的命令，可以帮助我们方便的计算程序的运行时间，对比采用不同方案时程序的运行性能。看似简单的命令，其实蕴藏着很多细节和技巧，来跟着肖邦一起学习吧。

先来看下最基础的用法，也可能是大家最常见的用法了

1. root@chopin:~$ time find . -name “chopin.txt”
2. ……
3. real   0m0.174s
4. user   0m0.084s
5. sys    0m0.084s

可以很清楚看到，find 命令执行的时间为 0.174s，是不是很简单，很方便呢

不过，time 命令输出了三个参数，我们只用到了名列前茅个参数，其它两个参数代表什么含义呢？

这里我来解释一下：

• real：表示的是墙上时间，说白了，其实就是从程序运行开始到结束所经历的时间；
• user：表示程序运行期间，cpu 在用户态所花费的时间；
• sys：表示程序运行期间，cpu 在内核态所花费的时间；

细心的读者会发现，上述案例中的 user + sys 不等于 real，这是怎么回事呢？

其实上边解释的 user 和 sys，是 cpu 执行指令所消耗的时间，并不包含：进程阻塞 IO、调度排队，这些非 cpu 运行时间。

案例中 find 执行查找文件过程中，会有磁盘 IO 读取，这时 cpu 会被释放出来干别的事情，这些 IO 消耗的时间，是不包含在 user 和 sys 统计数据中，所以就出现了 real 时间大于 user + sys 了。

再通过一个示例来验证并加强我们的理解

1. root@chopin:~$ time sleep 2
2. real   0m2.001s
3. user   0m0.000s
4. sys    0m0.000s

可以清楚地看到，sleep 命令基本上没有消耗 cpu，程序真实的运行时间就是 2 秒

那我们是不是可以得出如下结论了呢:

real >= user + sys

其实这个结论在单个 cpu 情况下，是正确的。

如果服务器是多个 cpu，你的程序正好可以将多个 cpu 充分利用起来，程序运行期间是多核心并行的，那么 user + sys 统计的 cpu 时间可能就会大于 real 时间啦

所以这 3 个时间之间的关系并不是恒定的，你需要清楚的了解服务器是否为多个核心。

通过统计到的 cpu 消耗时间，我们也可以大概知道，程序运行期间 cpu 利用情况。对于单核，计算密集型的程序，real 会很接近 user 和 sys 时间之和的。

Tips：有些同学可能对操作系统可能不太熟悉，这里简单科普下内核态和用户态的基本概念。

Linux 为使系统更稳定，采取了隔离保护的措施，运行状态分为内核态和用户态：

• 用户态：用户代码不具备直接访问底层资源的能力，需要借助内核提供的系统调用 API。在这种隔离保护下，即使用户程序崩溃，也不会影响整个系统的功能。
• 内核态：内核代码具备最大权限，可执行任意 cpu 指令，不受任何限制。内核态通常是操作系统提供的最底层、最可靠的代码运行的，内核态的代码崩溃是灾难性的，影响整个系统的正常运行。

延伸阅读：

二、MongoDB是什么

MongoDB 是文档型数据库的代表，数据模型基于 Bson，而 Elasticsearch 的文档数据模型是 Json，Bson 本质是 Json 的一种扩展，可以相互直接转换，且它们的数据模式都是可以自由扩展的，基本无限制。MongoDB 本身定位与关系型数据库竞争，支持严格的事务隔离机制，在这个层面实际上与 Elasticsearch 产品定位不一样，但实际工作中，几乎没有公司会将核心业务数据放在 MongoDB 上，关系型数据库依然是名列前茅选择。