Linux基础系列文章大纲
Shell系列文章大纲

Shell计算毫秒级、微秒级时间差

有时候需要计算命令的执行时间长度，可以使用time命令，虽然time命令可以精确到毫秒级，但time命令无法计算一堆命令的执行时间。可以直接使用date命令计算命令执行前后的时间差，但直接使用date命令计算时间差只能精确到秒级。因此，要计算毫秒级或者微秒级的时间长度，需要对date命令的结果进行一番计算转换。

本文只给出了毫秒级时间差的计算方法，若要计算微秒级时间差，对脚本稍作修改即可。

脚本如下：

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#!/bin/bash

function timediff() {
    # time format:date +"%s.%N", # 1502758855.907197692
    start_time=$1
    end_time=$2
    
    start_s=${start_time%.*}
    start_nanos=${start_time#*.}
    end_s=${end_time%.*}
    end_nanos=${end_time#*.}
    
    if [ "$end_nanos" -lt "$start_nanos" ];then
        end_s=$(( 10#$end_s - 1 ))
        end_nanos=$(( 10#$end_nanos + 10**9 ))
    fi
    
    time=$(( 10#$end_s - 10#$start_s )).`printf "%03d\n" $(( (10#$end_nanos - 10#$start_nanos)/10**6 ))`
    
    echo $time
}

start=1502758855.907197692
end=1502758865.066894173

timediff $start $end

执行该脚本：

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[root@xuexi ~]# bash microsecond_diff.sh
9.159

可见结果精确到了毫秒级。

脚本说明：

(1).为了计算毫秒级时间差，所以使用date +"%s.%N"格式。其中%s是计算从1970-01-01 00:00:00到当前时间点经过的总秒数，所以计算两个%s的差值就计算出了两个时间点的秒级时间差。%N是每个时间点的纳秒部分，由于date命令中无法直接得到精确到毫秒的时间，因此只能通过纳秒来计算并转换，于是两个时间点的%N就可以计算出纳秒级的时间差。

但需要注意的是，计算纳秒时间差时要考虑是否要将1秒转换成10^9纳秒，以确保纳秒相减时一定得到正数值。

(2).%N的纳秒部分如果长度小于9，将以0补齐。例如999纳秒，将补齐为000000999。但在数学计算时，以0开头的数值默认会被当作八进制计算，因此需要强行保证它以10进制计算，需要使用10#。数学表达式相关内容参见man bash的【Arithmetic Evaluation】部分。

(3).由于date命令获取到的%s和%N在同一字符串内，因此需要将其分割开来，在上述脚本中采用的是变量切分的方法。

(4).由于纳秒转换成毫秒时，(end_nanos - start_nanos)/10**6的结果可能会忽略最前面的0，例如(123456789-103456789)/10**6 = 20，表示20毫秒，在连接整数位和小数点时，需要用0补齐3位毫秒数，比如”1.020”，所以上面加了一个printf。