理解linux time命令的输出

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Linux中time命令，我们经常用来计算  某个程序的运行耗时(real)， 用户态cpu耗时(user)， 系统态cpu耗时(sys) 。

例如：

$ time foo
real        0m0.003s
user        0m0.000s
sys         0m0.004s$

那么这三个时间都具体代表什么意思呢？

[1] real : 表示foo程序整个的运行耗时。可以理解为foo运行开始时刻你看了一下手表，foo运行结束时，你又看了一下手表，两次时间的差值就是本次real 代表的值

举个极端的例子如下：可以看到real time恰好为2秒。

# time sleep 2

real 0m2.003s

user 0m0.000s

sys 0m0.000s

[2] user 0m0.000s：这个时间代表的是foo运行在用户态的cpu时间，什么意思？

首先，我来讲一下用户态和核心态：

核心态（Kernel Mode）：

在内核态，代码拥有完全的，不受任何限制的访问底层硬件的能力。可以执行任意的CPU指令，访问任意的内存地址。内核态通常情况下都是为那些最底层的，由操作系统提供的，可信可靠的代码来运行的。内核态的代码崩溃将是灾难性的，它会影响到整个系统。

用户态（User Mode）：

在用户态，代码不具备直接访问硬件或者访问内存的能力，而必须 借助操作系统提供的可靠的、底层的API来访问硬件或者内存 。由于这种隔离带来的保护作用，用户态的代码崩溃（Crash），系统是可以恢复的。我们大多数的代码都是运行在用户态的。

为什么要区分Kernel Mode 和 User Mode呢？答案是 隔离保护，使得系统更稳定。

好，讲完用户态和核心态之后，我们来看user time。我们已经说过了，这个指的是程序foo运行在用户态的cpu时间，cpu时间不是墙上的钟走过的时间，而是指CPU工作时间。

[3] sys 0m0.004s : 这个时间代表的是foo运行在核心态的cpu时间。

好，讲完上面的这些，我们来看看这三个的关系，这三者之间没有严格的关系，常见的误区有：

误区一： real_time = user_time + sys_time

我们错误的理解为，real time 就等于 user time + sys time，这是不对的，real time是时钟走过的时间，user time 是程序在用户态的cpu时间，sys time 为程序在核心态的cpu时间。

利用这三者，我们可以  计算程序运行期间的cpu利用率如下：

%cpu_usage = (user_time + sys_time)/real_time * 100%

如：

# time sleep 2

real 0m2.003s

user 0m0.000s

sys 0m0.000s

cpu利用率为0，因为本身就是这样的，sleep 了2秒，时钟走过了2秒，但是cpu时间都为0，所以利用率为0

误区二：real_time > user_time + sys_time

一般来说，上面是成立的，上面的情况在 单cpu 的情况下，往往都是对的。

但是在多核cpu情况下，而且代码写得确实很漂亮，能把多核cpu都利用起来，那么这时候上面的关系就不成立了，例如可能出现下面的情况，请不要惊奇。

real 1m47.363s

user 2m41.318s

sys 0m4.013s