linuxのtimeコマンド

質問

実行ファイルの経過時間を測定するためにtimeコマンドを使用し、
出力結果が以下のようになりました。

real 0m16.242s
user 0m59.194s
sys 0m6.264s

全体の経過時間であるrealの値より、ユーザーCPU時間のuserのほうが大きくなっており、
矛盾が生じているように思います。

原因が分かる方がおられましたら、教えていただけないでしょうか？

回答No.1

hanabutako · ベストアンサー

そのプログラムはマルチスレッドのプログラムだったりしませんか？
real というのは実行の前後でgettimeofdayなどで時刻を取得し、その差を表したもの。
userというのはユーザーモードで実行した時間の総和です。(言い換えると、スレッドごとのCPU使用時間の和です)
計測方法が違うだけです。

実際にコードを追っかけてみるとわかりやすいかもしれません。
まず、とっかかりはtimeコマンドでしょう。timeコマンドでこの手の情報を取っているのはresuse.cですが、time.cはこのresuse_beginを実際にコマンドを動かす前に実行し、resuse_endを終了時に呼び出しています。
http://git.savannah.gnu.org/cgit/time.git/tree/time.c#n600
http://git.savannah.gnu.org/cgit/time.git/tree/resuse.c
resuse_endでは、先に述べたとおり、gettimeofdayでrealを用意した上で、wait3システムコールで子プロセスが使ったリソースを取得しています。

wait3システムコールの説明
http://linux.die.net/man/2/wait4
詳細はgetrusageに書いてあるとあるのでざっと目を通します。
http://linux.die.net/man/2/getrusage

wait3システムコールはwait4システムコールの機能劣化版のようなものなので、wait4のコードをLinuxカーネルで追っかけます。
http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/kernel/exit.c#n1586

ここから呼ばれているdo_waitを見たらわかると思いますが、do_waitでは該当する子プロセスを見つけ出し、getrusageを呼び出して、リソース使用量を取っています。

getrusageは、thread_group_cputime_adjustedでスレッドグループのCPU使用量を取得します。
http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/kernel/sys.c

実際、thread_group_cputime_adjustedの中で呼ばれているthread_group_cputimeを見ると、各スレッドごとのCPU時間を足し合わせているのがわかると思います。
http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/kernel/sched/cputime.c

というわけで、realは前後の単純な時刻の差、userやsysはスレッドごとのCPU時間の和ということをご理解いただけましたでしょうか？

お礼

回答ありがとうございます。

コンパイル時に自動並列化のオプションをつけていました。
なんとなく、realとuserの違いは理解できたと思います。

いただいたＵＲＬの中身は正直あまり理解できませんでした・・・。

Savannah Git Hostingというのはlinuxのコマンドなどを統括している大元のシステムのようなものでしょうか？

もしよろしければ、ご教示願います。

回答No.2

notnot

マルチコアで処理されたと言うことだと思います。

$ cat foo.c
main(){
int i;
for(i=1;i;i++);
}
$ make foo
cc foo.c -o foo
$ time ./foo

real 0m12.901s
user 0m12.890s
sys 0m0.007s

$ time bash -c "./foo | ./foo"

real 0m13.102s
user 0m26.141s
sys 0m0.012s

お礼

コンパイル時に自動並列化のオプションをつけていたので、
それが原因ということが分かりました。

回答ありがとうございました。