我們在程式中會頻繁地取當前時間，例如處理乙個http請求時，兩次呼叫gettimeofday取差值計算出處理該請求消耗了多少秒。這樣的呼叫無處不在，所以我們有必要詳細了解下，gettimeofday這個函式做了些什麼？核心1ms一次的時鐘中斷處理真的可以支援tv_usec欄位達到微秒精度嗎？它的呼叫成本在i386/x86_64體系架構上代價一樣嗎？如果在系統繁忙時，頻繁的呼叫它有問題嗎？
gettimeofday是c庫提供的函式（不是系統呼叫），它封裝了核心裡的sys_gettimeofday系統呼叫，就是說，歸根到底是系統呼叫。
但是，核心對於x86_64體系結構下，除了普通的系統呼叫外，還提供了sysenter和vsyscall方式來獲取核心態的資料。目前我們使用的作業系統大都是x86_64體系的，如果我們用strace命令跟蹤，就會發現gettimeofday命令實際上沒有執行系統呼叫（i386體系會有），這是因為：x86_64體系上，使用vsyscall實現了gettimeofday這個系統呼叫。具體就是，建立了乙個共享的記憶體頁面，它是在核心態的，它的資料由核心來維護，但是，使用者態也有許可權訪問這個核心頁面，由此，不通過中斷gettimeofday也就拿到了系統時間。
接下來，我來詳細回答以上4個問題。
一、gettimeofday做了些什麼？
它把核心儲存的牆上時間和jiffies綜合處理後返回給使用者。解釋下牆上時間和jiffies是什麼：1、牆上時間就是實際時間（1970/1/1號以來的時間），它是由我們主機板電池供電的（裝過pc機的同學都了解）rtc單元儲存的，這樣即使機器斷電了時間也不用重設。當作業系統啟動時，會用這個rtc來初始化牆上時間，接著，核心會在一定精度內根據jiffies維護這個牆上時間。2、jiffies就是作業系統啟動後經過的時間，它的單位是節拍數。有些體系架構，1個節拍數是10ms，但我們常用的x86體系下，1個節拍數是1ms。也就是說，jiffies這個全域性變數儲存了作業系統啟動以來共經歷了多少毫秒。我們來看看gettimeofday是如何做的。首先它呼叫了sys_gettimeofday系統呼叫。
[cpp]
asmlinkagelongsys_gettimeofday(structtimeval __user *tv,structtimezone __user *tz)
if(unlikely(tz != null))
return0;
}
大家看到，它呼叫do_gettimeofday函式取到當前時間儲存到區域性變數ktv上，www.linuxidc.com 然後呼叫copy_to_user把結果複製到使用者空間。每個體系都有自己的實現，我這裡就簡單列下x86_64體系下do_gettimeofday的實現：
[cpp]
voiddo_gettimeofday(structtimeval *tv)
while(read_seqretry(&xtime_lock, seq));
tv->tv_sec = sec + usec / 1000000;
tv->tv_usec = usec % 1000000;
}
大家看到，只是把xtime加以jiffies修正後返回給使用者而已。而xtime變數和jiffies的維護更新頻率，就決定了時間精度，上面說了，每10或者1ms才處理一次時鐘中斷，難道精度只到1ms嗎？繼續往下看。
二、核心1ms一次的時鐘中斷真的可以支援tv_usec欄位達到微秒精度嗎？
可以，因為這個時間還會由high precision event timer來維護，這個模組會處理微秒級的中斷，並更新xtime和jiffies變數。我們看下x86_64體系結構下的維護**：
[cpp]
static
structirqaction irq0 = ;
這個timer_interrupt函式會處理hpet時間中斷，來更新xtime變數。
三、它的呼叫成本在所有的作業系統上代價一樣嗎？如果在系統繁忙時，1毫秒內呼叫多次有問題嗎？
最上面已經說了，對於x86_64系統來說，這是個虛擬系統呼叫vsyscall！所以，這裡它不用傳送中斷！速度很快，成本低，呼叫一次的成本大概不到一微秒！
對於i386體系來說，這就是系統呼叫了！最簡單的系統呼叫都有無法避免的成本：陷入核心態。當我們呼叫gettimeofday時，將會向核心傳送軟中斷，然後將陷入核心態，這時核心至少要做下列事：處理軟中斷、儲存所有暫存器值、從使用者態複製函式引數到核心態、執行、將結果複製到使用者態。這些成本至少在1微秒以上！
四、關於jiffies值得一提的兩點
先看看它的定義：
[cpp]
volatileunsignedlong__jiffies;
只談兩點。
1、它用了乙個c語言裡比較罕見的關鍵字volatile，這個關鍵字用於解決併發問題。c語言編譯器很喜歡做優化的，它不清楚某個變數可能會被併發的修改，例如上面的jiffies變數首先是0，如果首先乙個cpu修改了它的值為1，緊接著另乙個cpu在讀它的值，例如 __jiffies = 0; while (__jiffies == 1)，那麼在核心的c**中，如果不加volatile欄位，那麼第二個cpu裡的迴圈體可能不會被執行到，因為c編譯器在對**做優化時，生成的彙編**不一定每次都會去讀記憶體！它會根據**把變數__jiffies設為0，並一直使用下去！www.linuxidc.com 而加了volatile欄位後，就會要求編譯器，每次使用到__jiffies時，都要到記憶體裡真實的讀取這個值。
2、它的型別是unsigned long，在32位系統中，最大值也只有43億不到，從系統啟動後49天就到達最大值了，之後就會清0重新開始。那麼jiffies達到最大值時的迴轉問題是怎麼解決的呢？或者換句話說，我們需要保證當jiffies迴轉為乙個小的正數時，例如1，要比幾十秒毫秒前的大正數大，例如4294967290，要達到jiffies(1)>jiffies(4294967290)這種效果。
核心是通過定義了兩個巨集來解決的：
[cpp]
#define time_after(a,b) \
(typecheck(unsignedlong, a) && \
typecheck(unsignedlong, b) && \
((long)(b) - (long)(a)
#define time_before(a,b) time_after(b,a)
很巧妙的設計！僅僅把unsigned long轉為long型別後相減比較，就達到了jiffies(1)>jiffies(4294967290)效果，簡單的解決了jiffies的迴轉問題。
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1 時間型別。linux下常用的時間型別 time t，struct timeval，struct tm 1 time t是乙個長整型，一般用來表示用1970年以來的秒數。2 struct timeval有兩個成員，乙個是秒，乙個是微妙。struct timeval long tv sec long...
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