获取系统信息1——linux系统中的时间

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一、关于时间的概念

1、GMT时间

• GMT是格林尼治时间，也就是格林尼治地区的当地时间；
• 用格林尼治的当地时间作为全球国际时间，用以描述全球性的事件的时间，方便大家记忆。
• 选这个地区，是因为它是天文学发源地。

2、UTC时间

• GMT时间是以前使用的，近些年使用UTC时间；
• 参考http://www.cnblogs.com/qiuyi21/archive/2008/03/04/1089456.html。

3、计算机中与时间有关的部件

• 点时间和段时间，段时间=点时间-点时间
• 定时器和实时时钟，定时器（timer）定的时间就是段时间，实时时钟（RTC）是和点时间有关的一个器件。

二、linux系统中的时间

1、jiffies的引入

• jiffies是linux内核中的一个全局变量，是（以内核的节拍时间为单位时间）一个数值，由此数值可以知道过了多少个节拍；
• 内核配置时定义了一个节拍时间，linux内核的调度系统工作时，以这个节拍时间为时间片；
• 开机时，jiffies变量有一个基准值，然后内核每过一个节拍时间jiffies就会加1。

2、linux系统如何记录时间

（1）开机启动时，内核会读取RTC硬件（断电会继续运行，有电池），获取一个时间作为初始基准时间

• 这个基准时间对应一个jiffies值；
• 这个基准时间换算成jiffies值的方法：用这个时间减去1970-01-01 00:00:00 +0000(UTC)，然后把这个时间段换算成jiffies数值。
• 这个jiffies值作为我们开机时的基准jiffies值存在；
• 系统运行时，每个时钟节拍的末尾都会给jiffies这个全局变量加1，因此操作系统就使用jiffies这个全局变量记录当前的时间。
• 当需要当前时间点时，就用jiffies这个时间点去计算；
• 计算方法：先把当前的jiffies值对应的时间段算出来，然后加上1970-01-01 00:00:00 +0000(UTC)即可得到这个时间点。

（2）操作系统只在开机时读一次RTC

• 整个系统运行过程中RTC是无作用的，RTC的真正作用是在OS的2次开机之间进行时间的保存。

（3）理解要点

• jiffies这个变量记录的是段时间（即当前时间和1970-01-01 00:00:00 +0000(UTC)这个时间的差值）；
• 一个时间节拍的时间取决于操作系统的配置，现代linux系统一般是10ms或者1ms。
• 这个时间其实就是调度时间，在内核中用HZ来记录和表示。如果HZ定义成1000，则时钟节拍就是1/HZ，也就是1ms。

3、linux中时间相关的系统调用

（1）常用的时间相关的API和C库函数有9个

• time、ctime、localtime、gmtime、mktime、asctime、strftime、gettimeofday、settimeofday；

（2）time系统调用返回（当前时间距离1970-01-01 00:00:00 +0000(UTC)的）秒数

• time内部用jiffies换算得到秒数；
• 其他函数基本都是围绕着time来工作的；

（3）gmtime、localtime把time得到的秒数变成一个struct tm结构体表示的时间

• gmtime得到的是国际时间，而localtime得到的是本地（运行localtime函数的程序所在的计算机所设置的时区对应的本地时间）时间；
• mktime用来完成相反方向的转换（struct tm到time_t）；

（4）如果想从struct tm出发，得到字符串格式的时间，可以用asctime或者strftime；如果想从time_t出发，得到字符串格式的时间，用ctime。

（5）gettimeofday返回的时间

• 由struct timeval和struct timezone这两个结构体来共同表示的，其中timeval表示时间，而timezone表示时区；
• settimeofday是用来设置当前的时间和时区的；

（6）总结

• 不管使用哪个系统调用，最终得到的时间本质上都是一个时间（这个时间最终都是从kernel中记录的jiffies中计算得来的）；
• 不同的函数返回的时间的格式不同，精度不同。

三、时间相关API实战

1、time

• time能得到一个当前时间距离标准起点时间1970-01-01 00:00:00 +0000(UTC)过去了多少秒

2、ctime

• ctime可以从time_t出发得到一个容易观察的字符串格式的当前时间；
• ctime好处是很简单好用，可以直接得到当前时间的字符串格式，直接打印来看。
• 坏处是ctime的打印时间格式是固定的，没法按照我们的想法去变。
• ctime函数得到的时间考虑了计算机中的本地时间的（计算机中的时区设置）。

3、gmtime和localtime

• gmtime获取的时间中：年份是以1970为基准的差值，月份是0表示1月，小时数是以UTC时间的0时区为标准的小时数。
• localtime和gmtime的唯一区别就是localtime以当前计算机中设置的时区为小时的时间基准，其余一样。实践证明我们的猜测是正确的。

4、mktime

• 从OS中读取时间时用不到mktime的，这个mktime是用来向操作系统设置时间时用的。

5、asctime

• asctime得到一个固定格式的字符串格式的当前时间，效果上和ctime一样的。
• 区别是ctime从time_t出发，而asctime从struct tm出发。

6、strftime

• asctime和ctime得到的时间字符串都是固定格式的，没法用户自定义格式；
• 如果需要用户自定义时间的格式，则需要用strftime。

7、gettimeofday和settimeofday

• 前面讲到的基于time函数的那个系列都是以秒为单位来获取时间的，没有比秒更精确的时间；
• 有时候希望得到非常精确的时间（譬如以us为单位），只能通过gettimeofday来实现。

8、代码

#include <stdio.h>#include <time.h>#include <string.h>#include <sys/time.h>int main(void){time_t tNow = -1;struct tm tmNow;char buf[100];struct timeval tv = {0};struct timezone tz = {0};int ret = -1;// time//tNow = time(NULL);// 返回值time(&tNow);// 指针做输出型参数if (tNow < 0){perror("time");return -1;}printf("time: %ld.\n", tNow);// ctimeprintf("ctime: %s.\n", ctime(&tNow));//ctime可以从time_t出发得到一个容易观察的字符串格式的当前时间；#if 0// gmtime 和localtimememset(&tmNow, 0, sizeof(tmNow));gmtime_r(&tNow, &tmNow);printf("年%d月%d日%d时%d.\n", tmNow.tm_year, tmNow.tm_mon, tmNow.tm_mday, tmNow.tm_hour);//可重入版本的，不用在子函数内部申请空间，而是结构体在外部申请空间后，结构体作为传参传入//因此之前必须menset。//对比不可重入的，一般是在子函数内部为结构体申请空间。memset(&tmNow, 0, sizeof(tmNow));localtime_r(&tNow, &tmNow);printf("年%d月%d日%d时%d.\n", tmNow.tm_year, tmNow.tm_mon, tmNow.tm_mday, tmNow.tm_hour);#endif#if 0// asctimememset(&tmNow, 0, sizeof(tmNow));localtime_r(&tNow, &tmNow);printf("年%d月%d日%d时%d.\n", tmNow.tm_year, tmNow.tm_mon, tmNow.tm_mday, tmNow.tm_hour);printf("asctime:%s.\n", asctime(&tmNow));#endif#if 0// strftimememset(&tmNow, 0, sizeof(tmNow));localtime_r(&tNow, &tmNow);printf("年%d月%d日%d时%d.\n", tmNow.tm_year, tmNow.tm_mon, tmNow.tm_mday, tmNow.tm_hour);memset(buf, 0, sizeof(buf));strftime(buf, sizeof(buf), "%Y * %m * %d, %H-%M-%S.", &tmNow);printf("时间为：[%s].\n", buf);#endif// gettimeofdayret = gettimeofday(&tv, &tz);if (ret < 0){perror("gettimeofday");return -1;}printf("seconde: %ld.\n", tv.tv_sec);printf("timezone:%d.\n", tz.tz_minuteswest);return 0;}