嵌入式Linux，系统信息与系统资源，系统时间获取转换，进程时间，相关函数讲解。

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1. 系统信息

1.1 uname()函数

系统调用 uname() 用于获取有关当前操作系统内核的名称和信息，函数原型如下：

#include <sys/utsname.h>
int uname(struct utsname *buf);

函数参数和返回值解释如下：

buf ： struct utsname 结构体类型指针，指向一个 struct utsname 结构体类型对象。

返回值： 成功返回 0 ；失败将返回 -1 ，并设置 errno 。

uname() 函数用法非常简单，先定义一个 struct utsname 结构体变量，调用 uname() 函数时传入变量的地址即可，struct utsname 结构体如下所示：

truct utsname {
 char sysname[]; /* 当前操作系统的名称 */
 char nodename[]; /* 网络上的名称（主机名） */
 char release[]; /* 操作系统内核版本 */
 char version[]; /* 操作系统发行版本 */
 char machine[]; /* 硬件架构类型 */
 #ifdef _GNU_SOURCE
 char domainname[];/* 当前域名 */
 #endif
};

1.2 sysinfo 函数

sysinfo 系统调用可用于获取一些系统统计信息，其函数原型如下：

#include <sys/sysinfo.h>
int sysinfo(struct sysinfo *info);

函数参数和返回值解释如下：

info ： struct sysinfo 结构体类型指针，指向一个 struct sysinfo 结构体类型对象。

返回值： 成功返回 0 ；失败将返回 -1 ，并设置 errno 。

同样 sysinfo() 函数用法也非常简单，先定义一个 struct sysinfo 结构体变量，调用 sysinfo() 函数时传入变量的地址即可，struct sysinfo 结构体如下所示：

struct sysinfo {
 long uptime; /* 自系统启动之后所经过的时间（以秒为单位） */
 unsigned long loads[3]; /* 1, 5, and 15 minute load averages */
 unsigned long totalram; /* 总的可用内存大小 */
 unsigned long freeram; /* 还未被使用的内存大小 */
 unsigned long sharedram; /* Amount of shared memory */
 unsigned long bufferram; /* Memory used by buffers */
 unsigned long totalswap; /* Total swap space size */
 unsigned long freeswap; /* swap space still available */
 unsigned short procs; /* 系统当前进程数量 */
 unsigned long totalhigh; /* Total high memory size */
 unsigned long freehigh; /* Available high memory size */
 unsigned int mem_unit; /* 内存单元大小（以字节为单位） */
 char _f[20-2*sizeof(long)-sizeof(int)]; /* Padding to 64 bytes */
};

1.3 gethostname 函数

此函数可用于单独获取 Linux 系统主机名，与 struct utsname 数据结构体中的 nodename 变量一样，gethostname 函数原型如下：

#include <unistd.h>
int gethostname(char *name, size_t len);

函数参数和返回值解释如下：

name ：指向用于存放主机名字符串的缓冲区。

len ：缓冲区长度。

返回值： 成功返回 0, ；失败将返回 -1 ，并会设置 errno 。

1.4 sysconf()函数

sysconf() 函数是一个库函数，可在运行时获取系统的一些配置信息，譬如页大小（ page size ）、主机名的最大长度、进程可以打开的最大文件数、每个用户 ID 的最大并发进程数等。其函数原型如下：

#include <unistd.h>
long sysconf(int name);

调用 sysconf() 函数获取系统的配置信息，参数 name 指定了要获取哪个配置信息，参数 name 可取以下任何一个值（都是宏定义，可通过 man 手册查询）：

⚫ _SC_ARG_MAX ： exec 族函数的参数的最大长度

⚫ _SC_CHILD_MAX ：每个用户的最大并发进程数，也就是同一个用户可以同时运行的最大进程数。

⚫ _SC_HOST_NAME_MAX ：主机名的最大长度。

⚫ _SC_LOGIN_NAME_MAX ：登录名的最大长度。

⚫ _SC_CLK_TCK ：每秒时钟滴答数，也就是系统节拍率。

⚫ _SC_OPEN_MAX ：一个进程可以打开的最大文件数。

⚫ _SC_PAGESIZE ：系统页大小（ page size ）。

⚫ _SC_TTY_NAME_MAX ：终端设备名称的最大长度。

......................................

2. 时间、日期

2.1 获取时间 time/gettimeofday

系统调用 time() 用于获取当前时间，以秒为单位，返回得到的值是自 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC)以来的秒数，其函数原型如下：

#include <time.h>
time_t time(time_t *tloc);

函数参数和返回值解释如下：

tloc ：如果 tloc 参数不是 NULL ，则返回值也存储在 tloc 指向的内存中。

返回值： 成功则返回自 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC) 以来的时间值（以秒为单位）；失败则返回 -1 ，并会设置 errno 。

2.2 gettimeofday 函数

time() 获取到的时间只能精确到秒，如果想要获取更加精确的时间可以使用系统调用 gettimeofday 来实现，gettimeofday() 函数提供微秒级时间精度，函数原型如下：

#include <sys/time.h>
int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

函数参数和返回值解释如下：

tv ：参数 tv 是一个 struct timeval 结构体指针变量。

tz ：参数 tz 是个历史产物，早期实现用其来获取系统的时区信息，目前已遭废弃，在调用 gettimeofday()函数时应将参数 tz 设置为 NULL 。

truct timeval {
 long tv_sec; /* 秒 */
 long tv_usec; /* 微秒 */
};

返回值： 成功返回 0 ；失败将返回 -1 ，并设置 errno 。

获取得到的时间值存储在参数 tv 所指向的 struct timeval 结构体变量中，该结构体包含了两个成员变量 tv_sec 和 tv_usec ，分别用于表示秒和微秒，所以获取得到的时间值就是 tv_sec （秒） +tv_usec （微秒），同样获取得到的秒数与 time() 函数一样，也是自 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC) 到现在这段时间所经过的秒数，也就是日历时间，所以由此可知 time() 返回得到的值和函数 gettimeofday() 所返回的 tv 参数中 tv_sec 字段的数值相同。

2.3 时间转换函数

2.3.1 ctime 函数

ctime() 是一个 C 库函数，可以将日历时间转换为可打印输出的字符串形式， ctime() 函数原型如下：

#include <time.h>
char *ctime(const time_t *timep);
char *ctime_r(const time_t *timep, char *buf);

函数参数和返回值解释如下：

timep ： time_t 时间变量指针。

返回值： 成功将返回一个 char * 类型指针，指向转换后得到的字符串；失败将返回 NULL 。

所以由此可知，使用 ctime 函数非常简单，只需将 time_t 时间变量的指针传入即可，调用成功便可返回字符串指针，拿到字符串指针之后，可以使用 printf 将其打印输出。但是 ctime() 是一个不可重入函数，存在一些安全上面的隐患，ctime_r() 是 ctime() 的可重入版本，一般推荐大家使用可重入函数 ctime_r() ，可重入函数 ctime_r() 多了一个参数 buf ，也就是缓冲区首地址，所以 ctime_r() 函数需要调用者提供用于存放字符串的缓冲区。

ctime （或 ctime_r ）转换得到的时间是计算机所在地对应的本地时间（譬如在中国对应的便是北京时间），并不是 UTC 时间。

2.3.2 localtime 函数

localtime() 函数可以把 time() 或 gettimeofday() 得到的秒数（ time_t 时间或日历时间）变成一个 struct tm 结构体所表示的时间，该时间对应的是本地时间。localtime 函数原型如下：

#include <time.h>
struct tm *localtime(const time_t *timep);
struct tm *localtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);

函数参数和返回值解释如下：

timep ：需要进行转换的 time_t 时间变量对应的指针，可通过 time() 或 gettimeofday() 获取得到。

result ：是一个 struct tm 结构体类型指针，稍后给大家介绍 struct tm 结构体，参数 result 是可重入函数localtime_r()需要额外提供的参数。

返回值： 对于不可重入版本 localtime() 来说，成功则返回一个有效的 struct tm 结构体指针，而对于可重入版本 localtime_r() 来说，成功执行情况下，返回值将会等于参数 result ；失败则返回 NULL 。

使用不可重入函数 localtime() 并不需要调用者提供 struct tm 变量，而是它会直接返回出来一个 struct tm结构体指针，然后直接通过该指针访问里边的成员变量即可！虽然很方便，但是存在一些安全隐患，所以一般不推荐使用不可重入版本。

使用可重入版本 localtime_r() 调用者需要自己定义 struct tm 结构体变量、并将该变量指针赋值给参数result，在函数内部会对该结构体变量进行赋值操作。

struct tm 结构体如下所示：

struct tm {
 int tm_sec; /* 秒(0-60) */
 int tm_min; /* 分(0-59) */
 int tm_hour; /* 时(0-23) */
 int tm_mday; /* 日(1-31) */
 int tm_mon; /* 月(0-11) */
 int tm_year; /* 年(这个值表示的是自 1900 年到现在经过的年数) */
 int tm_wday; /* 星期(0-6, 星期日 Sunday = 0、星期一=1…) */
 int tm_yday; /* 一年里的第几天(0-365, 1 Jan = 0) */
 int tm_isdst; /* 夏令时 */
};

2.3.3 gmtime 函数

gmtime() 函数也可以把 time_t 时间变成一个 struct tm 结构体所表示的时间，与 localtime() 所不同的是，gmtime()函数所得到的是 UTC 国际标准时间，并不是计算机的本地时间，这是它们之间的唯一区别。 gmtime()函数原型如下：

#include <time.h>
struct tm *gmtime(const time_t *timep);
struct tm *gmtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);

关于该函数的参数和返回值，这里便不再介绍，与 localtime() 是一样的。

2.3.4 mktime 函数

mktime() 函数与 localtime() 函数相反， mktime() 可以将使用 struct tm 结构体表示的分解时间转换为 time_t时间（日历时间），同样这也是一个 C 库函数，其函数原型如下所示：

#include <time.h>
time_t mktime(struct tm *tm);

函数参数和返回值解释如下：

tm ：需要进行转换的 struct tm 结构体变量对应的指针。

返回值： 成功返回转换得到 time_t 时间值；失败返回 -1 。

2.3.5 asctime 函数

asctime() 函数与 ctime() 函数的作用一样，也可将时间转换为可打印输出的字符串形式，与 ctime() 函数的区别在于，ctime() 是将 time_t 时间转换为固定格式字符串、而 asctime() 则是将 struct tm 表示的分解时间转换为固定格式的字符串。asctime() 函数原型如下所示：

#include <time.h>
char *asctime(const struct tm *tm);
char *asctime_r(const struct tm *tm, char *buf);

函数参数和返回值解释如下：

tm ：需要进行转换的 struct tm 表示的时间。

buf ：可重入版本函数 asctime_r 需要额外提供的参数 buf ，指向一个缓冲区，用于存放转换得到的字符串。

返回值： 转换失败将返回 NULL ；成功将返回一个 char * 类型指针，指向转换后得到的时间字符串，对于 asctime_r 函数来说，返回值就等于参数 buf 。

2.3.6 strftime 函数

除了 asctime() 函数之外，这里再给大家介绍一个 C 库函数 strftime() ，此函数也可以将一个 struct tm 变量表示的分解时间转换为为格式化字符串，并且在功能上比 asctime() 和 ctime() 更加强大，它可以根据自己的喜好自定义时间的显示格式，而 asctime() 和 ctime() 转换得到的字符串时间格式的固定的。大家感兴趣可以去查阅更详细得说明。

2.4 设置时间 settimeofday

使用 settimeofday() 函数可以设置时间，也就是设置系统的本地时间，函数原型如下所示：

#include <sys/time.h>
int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);

函数参数和返回值解释如下：

tv ：参数 tv 是一个 struct timeval 结构体指针变量，需要设置的时间便通过参数 tv 指向的 struct timeval 结构体变量传递进去。

tz ：参数 tz 是个历史产物，早期实现用其来设置系统的时区信息，目前已遭废弃，在调用 settimeofday()函数时应将参数 tz 设置为 NULL 。

返回值： 成功返回 0 ；失败将返回 -1 ，并设置 errno 。

使用 settimeofday 设置系统时间时内核会进行权限检查，只有超级用户（ root ）才可以设置系统时间，普通用户将无操作权限。

3. 进程时间

进程时间指的是进程从创建后（也就是程序运行后）到目前为止这段时间内使用 CPU 资源的时间总数，出于记录的目的，内核把 CPU 时间（进程时间）分为以下两个部分：

用户 CPU 时间：进程在用户空间（用户态）下运行所花费的 CPU 时间。有时也成为虚拟时间（ virtual time）。

系统 CPU 时间：进程在内核空间（内核态）下运行所花费的 CPU 时间。这是内核执行系统调用或代表进程执行的其它任务（譬如，服务页错误）所花费的时间。

一般来说，进程时间指的是用户 CPU 时间和系统 CPU 时间的总和，也就是总的 CPU 时间。

3.1 times 函数

times() 函数用于获取当前进程时间，其函数原型如下所示：

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

函数参数和返回值解释如下：

buf ： times() 会将当前进程时间信息存在一个 struct tms 结构体数据中，所以我们需要提供 struct tms 变量，使用参数 buf 指向该变量.

返回值： 返回值类型为 clock_t （实质是 long 类型），调用成功情况下，将返回从过去任意的一个时间点（譬如系统启动时间）所经过的时钟滴答数（其实就是系统节拍数），将( 节拍数 / 节拍率 ) 便可得到秒数，返回值可能会超过 clock_t 所能表示的范围（溢出）；调用失败返回 -1 ，并设置 errno 。

如果我们想查看程序运行到某一个位置时的进程时间，或者计算出程序中的某一段代码执行过程所花费的进程时间，都可以使用 times()函数来实现。

struct tms 结构体内容如下所示：

struct tms {
 clock_t tms_utime; /* user time, 进程的用户 CPU 时间, tms_utime 个系统节拍数 */
 clock_t tms_stime; /* system time, 进程的系统 CPU 时间, tms_stime 个系统节拍数 */
 clock_t tms_cutime; /* user time of children, 已死掉子进程的 tms_utime + tms_cutime 时间总和 */
 clock_t tms_cstime; /* system time of children, 已死掉子进程的 tms_stime + tms_cstime 时间总和 */
};