linuxで時刻を取得する方法

linuxで時刻を取得する方法について調査した．(2006/7/17更新)

時刻を取得する方法としては

• システムコールを呼び出し，時刻を管理しているデバイス(RTCとかカーネル内部のオブジェクト)を読む方法
• userlandから直接CPUが持っているクロックのレジスタを読む方法(x86だとRDTSC命令)

がある．両者は

• 移植性が高い．オーバヘッドが大きい
• 移植性が低い．オーバヘッドが小さい．

という関係にある．また後者の方法を取る場合は，CPUが複数あるSMP環境では，CPUが持っているクロックのレジスタが同期していないことも考慮しなければならない．

glibcが提供するAPIと，その内部の動作をまとめてみる．

• time_t time(time_t *tloc);
  • 精度が悪いので調査は省略
• int ftime(struct timeb *tp);
  • 精度が悪いので調査は省略
• int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
  • 内部ではシステムコール sys_gettimeofday を利用
• clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)
  • システムコール sys_clock_gettime が存在すればシステムコール
  • なければシステムコール sys_clock_gettime を利用
• clock_gettime(CLOCK_REALTIME)
  • システムコール sys_clock_gettime が存在すればシステムコール
  • システムコールがなければエラー
• clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID)
  • (libc-2.4系のみ)システムコール sys_clock_gettime が存在すればシステムコール
  • システムコールがなければ RDTSC命令を利用
• clock_gettime(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID)
  • (libc-2.4系のみ)システムコール sys_clock_gettime が存在すればシステムコール
  • システムコールがなければ RDTSC命令を利用

関連するglibcのソースコードは以下の通り

• glibc-???/sysdeps/unix/sysv/linux/clock_gettime.c
• glibc-???/sysdeps/unix/clock_gettime.c

このように glibc の実装では，glibcとkernelの組み合わせで挙動が変わる．そこで実際の動作を strace を使って調査した

API	linux-2.4.33 libc-2.3.2 Xeon smp	linux-2.6.17 libc-2.3.6 Xeon smp	linux-2.6.17 libc-2.4 Pen4 HT
gettimeofday	sys_gettimeofday	sys_gettimeofday	sys_gettimeofday
CLOCK_MONOTONIC	sys_gettimeofday	sys_clock_getime	sys_clock_getime
CLOCK_REALTIME	利用不可	sys_clock_getime	sys_clock_getime
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID	利用不可	RDTCS		sys_clock_getime
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID	利用不可	RDTCS		sys_clock_getime