35、深入理解操作系统中的时间管理

深入理解操作系统中的时间管理

在现代操作系统中，时间管理至关重要，许多程序都需要对时间进行跟踪和处理。下面将详细介绍操作系统中时间的测量方式、表示格式、数据结构以及获取当前时间的方法。

1. 时间的测量方式

操作系统内核通过三种不同的方式来测量时间：
- 挂钟时间（Wall time，或实时时间） ：这是现实世界中的实际时间和日期，就像我们从墙上的时钟读取的时间一样。进程在与用户交互或为事件添加时间戳时会使用挂钟时间。
- 进程时间（Process time） ：指的是进程消耗的时间，包括直接在用户空间代码中消耗的时间，以及内核代表进程工作所消耗的间接时间。进程主要关心这种时间形式，用于性能分析和统计，例如测量某个操作所花费的时间。由于 Linux 的多任务特性，进程时间可能远小于挂钟时间，而且进程可能会花费大量时间等待 I/O 操作（尤其是键盘输入）。
- 单调时间（Monotonic time） ：这种时间源严格线性递增，大多数操作系统（包括 Linux）使用系统的正常运行时间（自启动以来的时间）。挂钟时间可能会发生变化，例如用户手动设置时间，或者系统为了校正时间偏差而进行调整，还可能因为闰秒等因素引入额外的不精确性。而系统正常运行时间是时间的确定性和不可变表示。单调时间源的重要之处不在于当前值，而是保证时间源严格线性递增，因此适用于计算两次采样之间的时间差。

综上所述，单调时间适合计算相对时间，而挂钟时间则是测量绝对时间的理想选择。

2. 时间的表示格式

上述三种时间测量方式可以用两种格式