linux获取时钟接口

概述

linux系统开发环境中，需要获取各种类型时钟，针对这些情况做了一个简单整理。
首先对时钟接口的需求大概包括有：
1：获取当前时钟，这个在内核中一般表现为UTC时钟(从1970.1.1 00:00:00到当前时间的秒及纳秒)
2：获取系统启动后单调时钟，即系统启动以来的秒和纳秒数
3：设置时钟
4：针对时钟不同结构体数据之间的转换

时区

时区分类：
UTC：
整个地球分为二十四时区，每个时区都有自己的本地时间。在国际无线电通信场合，为了统一起见，使用一个统一的时间，称为通用协调时(UTC, Universal Time Coordinated)GMT：
格林威治标准时间 (Greenwich Mean Time)指位于英国伦敦郊区的皇家格林尼治天文台的标准时间，因为本初子午线被定义在通过那里的经线。(UTC与GMT时间基本相同，本文中不做区分)CST：
中国标准时间 (China Standard Time)DST：
夏令时(Daylight Saving Time) 指在夏天太阳升起的比较早时，将时钟拨快一小时，以提早日光的使用。（中国不使用）GMT + 8 = UTC + 8 = CST

linux系统时钟一般操作

读写时钟

//查看时钟
kongcb@tcu-Lenovo:~$ date
2022年 05月 17日 星期二 14:17:25 CST
kongcb@tcu-Lenovo:~$ date -R
Tue, 17 May 2022 14:17:30 +0800        //+0800表示东八区时区//设置时钟
kongcb@tcu-Lenovo:~$ sudo date -s "20220517 14:25"
[sudo] password for kongcb:
2022年 05月 17日 星期二 14:25:00 CST
kongcb@tcu-Lenovo:~$ date -R
Tue, 17 May 2022 14:25:08 +0800

时区操作

//获取时区
kongcb@tcu-Lenovo:~$ timedatectl
Local time: 二 2022-05-17 14:26:17 CST
Universal time: 二 2022-05-17 06:26:17 UTC   //看到UTC时间比CST晚8小时
Timezone: Asia/Chongqing (CST, +0800)  //时区CST，亚洲重庆
NTP enabled: yes
NTP synchronized: no
RTC in local TZ: no
DST active: n/a//设置时区
kongcb@tcu-Lenovo:~$ sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
kongcb@tcu-Lenovo:~$ timedatectl
Local time: 二 2022-05-17 14:31:43 CST
Universal time: 二 2022-05-17 06:31:43 UTC
Timezone: Asia/Shanghai (CST, +0800)
NTP enabled: yes
NTP synchronized: no
RTC in local TZ: no
DST active: n/a    //查看时区
kongcb@tcu-Lenovo:~$ timedatectl list-timezones
Africa/Abidjan
Africa/Accra
Africa/Addis_Ababa
........

同步网络时钟

//同步网络时钟
kongcb@tcu-Lenovo:~$ sudo apt-get install ntp
Reading package lists... Done
Building dependency tree
........//查看本地时钟和网路时钟差异
kongcb@tcu-Lenovo:~$ ntpdate -d cn.pool.ntp.org
17 May 14:39:36 ntpdate[12707]: ntpdate 4.2.6p5@1.2349-o Wed Oct  9 18:57:00 UTC 2013 (1)
Looking for host cn.pool.ntp.org and service ntp
host found : 111.230.189.174
transmit(111.230.189.174)
receive(111.230.189.174)
transmit(94.237.64.20)
.......
server 94.237.64.20, port 123
stratum 2, precision -25, leap 00, trust 000
refid [94.237.64.20], delay 0.12453, dispersion 0.00023
transmitted 4, in filter 4
reference time:    e62dbdc3.f523cdc3  Tue, May 17 2022 14:22:59.957
originate timestamp: e62dc0b0.235c07cd  Tue, May 17 2022 14:35:28.138
transmit timestamp:  e62dc1af.3064ec71  Tue, May 17 2022 14:39:43.189
filter delay:  0.12569  0.12532  0.12471  0.12453 0.00000  0.00000  0.00000  0.00000
filter offset: -255.100 -255.100 -255.100 -255.1000.000000 0.000000 0.000000 0.000000
delay 0.12453, dispersion 0.00023
offset -255.100391      //差别有255秒//同步网络时钟
kongcb@tcu-Lenovo:~$ sudo ntpdate -u cn.pool.ntp.org   //国内时钟服务器
17 May 14:38:23 ntpdate[12737]: adjust time server 202.118.1.81 offset 0.000369 sec
kongcb@tcu-Lenovo:~$ date
2022年 05月 17日 星期二 14:38:27 CST

ntp常用服务器

//国内
cn.pool.ntp.org  中国开源免费NTP服务器
ntp1.aliyun.com 阿里云NTP服务器
ntp2.aliyun.com 阿里云NTP服务器
time1.aliyun.com 阿里云NTP服务器
time2.aliyun.com 阿里云NTP服务器
//海外
pool.ntp.org 开源免费NTP服务器
time1.apple.com 苹果NTP服务器
time2.apple.com 苹果NTP服务器
time3.apple.com 苹果NTP服务器
time4.apple.com 苹果NTP服务器
time5.apple.com 苹果NTP服务器
time1.google.com 谷歌NTP服务器
time2.google.com 谷歌NTP服务器
time3.google.com 谷歌NTP服务器
time4.google.com 谷歌NTP服务器

linux应用程序时钟操作

接口类型

接口相关头文件
#include <time.h>
相关数据结构体定义：
timespec结构包括：
struct timespec {time_t tv_sec; /* 秒*/long tv_nsec; /* 纳秒*/
};struct tm {/** the number of seconds after the minute, normally in the range* 0 to 59, but can be up to 60 to allow for leap seconds*/int tm_sec;/* the number of minutes after the hour, in the range 0 to 59*/int tm_min;/* the number of hours past midnight, in the range 0 to 23 */int tm_hour;/* the day of the month, in the range 1 to 31 */int tm_mday;/* the number of months since January, in the range 0 to 11 */int tm_mon;/* the number of years since 1900 */long tm_year;/* the number of days since Sunday, in the range 0 to 6 */int tm_wday;/* the number of days since January 1, in the range 0 to 365 */int tm_yday;
};函数原型：
int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec *tp);
其中，cld_id类型有一下几种：
#define CLOCK_REALTIME          0 //可设定的系统级实时时钟，真实时间度量，可变更
#define CLOCK_MONOTONIC         1//不可设定的恒定态时钟，系统启动不会变，不会随时钟修改跳跃性变化
#define CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID    2//每进程CPU时间的时钟，测量调用进程消耗的用户和系统CPU时间
#define CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID     3//每线程CPU时间的时钟，基本同上，不过是进程的时间
#define CLOCK_MONOTONIC_RAW         4//类似MONOTONIC，但不会收NTP影响
#define CLOCK_REALTIME_COARSE       5//同CLOCK_REALTIME，以较小代价获取低分辨率时间戳
#define CLOCK_MONOTONIC_COARSE      6//同CLOCK_MONOTONIC，以较小代价获取低分辨率时间戳
#define CLOCK_BOOTTIME              7//类似MONOTONIC，但系统suspend后依然会增加注意：对于CLOCK_MONOTONIC时钟，系统启动后置0，之后累加，但也并非不能修改，有几种情况会有修改：
1：时钟的clock-source修改了，比如时钟从高频时钟源转到低频的
2：timezone修改了，如从local time修改为UTC time
不过一般正常操作不会碰到这种情况了，且嵌入式设备系统一般不会配置ntp等等，实际上想操作也不行

获取时钟

struct timespec time;
//获取当前系统时钟秒数
int nRet = clock_gettime(CLOCK_REALTIME_COARSE, &time);
time_t ttSec =  time.tv_sec;//获取当前时钟毫秒数
int nRet = clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &time);
long long llmSec =  time.tv_sec*1000 + time.tv_nsec/1000000;//获取启动一来的秒数
int nRet = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_COARSE, &time);
time_t ttSecMon =  time.tv_sec;//获取启动一来的毫秒数
int nRet = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &time);
long long llmSecMonCnt =  time.tv_sec*1000 + time.tv_nsec/1000000;

设置时钟

//设置当前时钟
#include <time.h>int stime(time_t *t) //time_t *t是UTC时间，1970-1-1 00:00:00到设定时间的秒数
//如何将年月日时分秒的数据转化为秒呢，有相关接口//如下两接口将struct tm转换为1970-1-1 00:00:00到指定时间秒数time_t timelocal(struct tm *tm);        //转换为local时区的秒数time_t timegm(struct tm *tm);        //转换为UTC时区的秒数//如下接口将time_t转换为tmchar *asctime(const struct tm *tm);//tm解析为字符串，如"Wed Jun 30 21:49:08 2022\n"char *asctime_r(const struct tm *tm, char *buf);char *ctime(const time_t *timep);//转换成字符串形态返回。已经由时区转换成当地时间，字符串格式为“Wed Jun 30 21 :49 :08 2022\n”char *ctime_r(const time_t *timep, char *buf);//如下接口将秒转换为tm时间（UTC时间）struct tm *gmtime(const time_t *timep);  //time_t表示的秒转换为tm时间-utcstruct tm *gmtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);
//如下接口将秒转换为tm时间（本地时间）struct tm *localtime(const time_t *timep);//time_t表示的秒转换为tm时间-local
//如下接口将struct tm时间转换为秒数time_t mktime(struct tm *tm);//struct tm表示的时间，转换为1970-1-1 00:00:00到时间的秒

实例代码

#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{struct timespec tstmtime,tsMonTime;struct tm *pCurTime;time_t ttSec, ttSecMonCnt, timet;long lmSecCnt;int nRet = 0;//获取当前时间nRet = clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tstmtime);ttSec =  tstmtime.tv_sec;lmSecCnt =  tstmtime.tv_sec*1000 + tstmtime.tv_nsec/1000000;printf("currtime-time-spec: second:%d, mSec:%ld \n", (int )ttSec, lmSecCnt);//获取系统启动一来的秒nRet = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_COARSE, &tsMonTime);ttSecMonCnt =  tsMonTime.tv_sec;printf("monotonic second :%d \n", (int )ttSecMonCnt);//将time_t格式转为struct tm格式pCurTime = localtime(&ttSec);printf("localtime:%d-%d-%d %02d:%02d:%02d \n", pCurTime->tm_year+1900, pCurTime->tm_mon+1, pCurTime->tm_mday,pCurTime->tm_hour,pCurTime->tm_min,pCurTime->tm_sec);pCurTime = gmtime(&ttSec);printf("gmtime:%d-%d-%d %02d:%02d:%02d \n", pCurTime->tm_year+1900, pCurTime->tm_mon+1, pCurTime->tm_mday,pCurTime->tm_hour,pCurTime->tm_min,pCurTime->tm_sec);timet = mktime(pCurTime);printf("mktime-utc:get time_t:%d \n", (int )timet);pCurTime = localtime(&ttSec);timet = mktime(pCurTime);printf("mktime-location:get time_t:%d \n", (int )timet);getchar();
}

执行结果

kongcb@tcu-Lenovo:/home/clou-tcu/kongchengbo/test-code/time$ gcc time-test.c -o timetest
kongcb@tcu-Lenovo:/home/clou-tcu/kongchengbo/test-code/time$ ./timetest
currtime-time-spec: second:1652783615, mSec:-778793352
monotonic second :443800
localtime:2022-5-17 18:33:35
gmtime:2022-5-17 10:33:35
mktime-utc:get time_t:1652754815
mktime-location:get time_t:1652783615
如上可知：
1：CLOCK_MONOTONIC获取启动依赖的秒数
2：本地时间(我们是北京时间)和UTC时间差8小时
3：不同接口操作location time和UTC time

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linux时钟操作接口

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概述

时区

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读写时钟

时区操作

同步网络时钟

ntp常用服务器

linux应用程序时钟操作

接口类型

获取时钟

设置时钟

实例代码

执行结果

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