一、问题提出

会议中有同学提到使用mktime遇到一些问题： 1) 设置tm_isdst后速度很慢 2) 设置TZ环境变量提速极大所以想调查下具体情况。

mktime真的这么慢？如果是，为什么？

二、测试和检验

环境（不同环境可能结果迥异，以下所述仅对本环境有效）

$ cat /proc/version
Linux version --tlinux2-.tl2 (mockbuild@TENCENT64.site)
(gcc version   (Red Hat -) (GCC) )
# SMP Fri Apr  :: CST 

$ getconf -a | grep glibc -i
GNU_LIBC_VERSION                   glibc 2.17

首先写了个简单的mktime测试。

#include <sys/time.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

typedef int64_t timestamp_t;

static timestamp_t get_timestamp()
{
    struct timeval tv = {};
    gettimeofday(&tv, );
     + (timestamp_t)tv.tv_usec;
}

static void call_mktime(int isdst)
{
    struct tm tm = {};
    tm.tm_year =  - ;
    tm.tm_mon  =  - ;
    tm.tm_mday = ;
    tm.tm_hour = ;
    tm.tm_min  = ;
    tm.tm_sec  = ;
    tm.tm_isdst = isdst;
     == mktime(&tm)) {
        abort();
    }
}

int main()
{
    , };

    for (const auto &isdst: isdsts) {
        timestamp_t t1 = get_timestamp();
        ;
        ; i < N; ++i) {
            call_mktime(isdst);
        }
        timestamp_t t2 = get_timestamp();
        printf("isdst=%d rounds %d avg cost %4.2f us\n", isdst, N, 1.0*(t2-t1)/N);
    }

    ;
}

跑一下，得到结果如下：

$ TZ="Asia/Shanghai" ./app_test_mktime
isdst=1 rounds 100 avg cost 484.32 us
isdst=0 rounds 100 avg cost 2.17 us

还真的很慢啊！慢的掉渣了！

But！真的是这样吗？

要不试试其他时区？就用美国东部时间好了。

$ TZ="US/Eastern" ./app_test_mktime
isdst=1 rounds 100 avg cost 2.31 us
isdst=0 rounds 100 avg cost 0.20 us

奇迹发生了，不慢啊，也就几微秒而已，虽然慢了一点点，但绝对没有那么夸张。

三、基本结论

跟着这个思路，稍微扩大一下可变的参数，包括下面几个因子：

日历时间
时区配置
输入isdst

最后跑出一个结果（源代码见后）：

			isdst
日历时间	时区配置	夏令时	1	0	-1
1688-06-01 02:00	Asia/Shanghai	N	103.95	0.23	0.23
	US/Eastern	N	114.6	0.26	0.23
	America/Jujuy	N	125.26	0.27	0.25
1960-06-01 02:00	Asia/Shanghai	N	158.9	0.3	0.29
	US/Eastern	Y	0.6	4.3	0.39
	America/Jujuy	Y	0.48	67.24	0.34
1986-06-01 02:00	Asia/Shanghai	Y	0.48	2.47	0.3
	US/Eastern	Y	0.44	2.73	0.3
	America/Jujuy	N	54.67	0.34	0.32
2016-01-01 02:00	Asia/Shanghai	N	501.6	0.76	0.76
	US/Eastern	N	4.49	0.32	0.31
	America/Jujuy	N	507.45	0.81	0.78
2016-05-01 02:00	Asia/Shanghai	N	505.49	0.7	0.7
	US/Eastern	Y	0.64	3.77	0.31
	America/Jujuy	N	514.04	0.76	0.77

最后两列是一次mktime调用消耗的微秒数。注意America/Jujuy这个时区，非常有趣。

从这张表格可以总结出一个基本结论：当tm_isdst设置不当时，调用mktime会消耗更多的时间。

如果当时的日历时间是夏令时，那么isdst=1速度比isdst=0 快；
如果当时的日立时间是常规时，那么isdst=1速度比isdst=0 慢；
调用mktime，可以传入isdst=-1，让glibc根据时区自动决定DST标记。

The mktime() function converts a broken-down time structure, expressed as local time, to calendar time representation. The function ignores the values supplied by the caller in the tm_wday and tm_yday fields. The value specified in the tm_isdst field informs mktime() whether or not daylight saving time (DST) is in effect for the time supplied in the tm structure: a positive value means DST is in effect; zero means that DST is not in effect; and a negative value means that mktime() should (use timezone information and system databases to) attempt to determine whether DST is in effect at the specified time.

至于KM文章中提到的设置TZ环境变量导致的性能差异，是非常小的，有兴趣的可以做个测试。

四、进一步调查

为什么isdst配置不当时，速度会相差这么多？这和mktime的实现有关。

mktime转换年月日格式的时间到时间戳，分几个步骤

6次循环，猜测得到一个时间戳t1，调用localtime(t1)能够得到正确的年月日表示。但它的夏令时标记（isdst）可能和用户传递进来的不一致。
如果夏令时标记和用户调用传递的isdst不同(0 vs 1, 1 vs 0)，以t1为基准，前后搜寻合适的日历时，如果找到一个日历时，它的DST标记符合，以该日历时所处的DST为准。如果无法搜寻到合适的结果，直接返回t1
搜寻思想：以当前时间为中心，前后搜寻，找到一个与输入参数匹配的夏令时/冬令时区间，以该区间的配置来校准t1。
搜寻算法：
- 步长：601200秒，这是所有夏令时区间中最短的一个周期：7天，时区为：America/Recife
- 范围：以t1为中心的536454000秒区间。这是所有夏令时区间中最长的一个周期：17年，时区为America/Jujuy。范围：[t-536454000/2+601200,t+536454000/2+601200]，最大故迭代次数894次。
- 迭代：对当前时间戳tx调用localtime(tx)，若结果的isdst和输入的isdst相同，命中，跳出循环。否则继续。
- 命中：根据命中时的DST设置，找到正确的时间戳t3，转换成功。

迭代次数越多，耗时就越多。如果步骤1转换的posix time距离最近的匹配区间（夏令时/冬令时）很远，搜寻耗时就很长。

Asio/Shanghai的夏令时从1991年废除，而US/Eastern每年都有夏令时，所以，大部分情况下前者的迭代次数远大于后者，这也能很好的解释上面的图表。

用zdump看一下不同时区数据库的信息，注意1688和1986两个测试日历时间的选取。

$ zdump -v Asia/Shanghai
Asia/Shanghai -9223372036854775808 = NULL
Asia/Shanghai -9223372036854689408 = NULL
Asia/Shanghai Mon Dec 31 15:54:16 1900 UTC = Mon Dec 31 23:59:59 1900 LMT isdst=0 gmtoff=29143
Asia/Shanghai Mon Dec 31 15:54:17 1900 UTC = Mon Dec 31 23:54:17 1900 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sun Jun 2 15:59:59 1940 UTC = Sun Jun 2 23:59:59 1940 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sun Jun 2 16:00:00 1940 UTC = Mon Jun 3 01:00:00 1940 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Mon Sep 30 14:59:59 1940 UTC = Mon Sep 30 23:59:59 1940 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Mon Sep 30 15:00:00 1940 UTC = Mon Sep 30 23:00:00 1940 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Mar 15 15:59:59 1941 UTC = Sat Mar 15 23:59:59 1941 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Mar 15 16:00:00 1941 UTC = Sun Mar 16 01:00:00 1941 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Tue Sep 30 14:59:59 1941 UTC = Tue Sep 30 23:59:59 1941 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Tue Sep 30 15:00:00 1941 UTC = Tue Sep 30 23:00:00 1941 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat May 3 15:59:59 1986 UTC = Sat May 3 23:59:59 1986 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat May 3 16:00:00 1986 UTC = Sun May 4 01:00:00 1986 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 13 14:59:59 1986 UTC = Sat Sep 13 23:59:59 1986 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 13 15:00:00 1986 UTC = Sat Sep 13 23:00:00 1986 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 11 15:59:59 1987 UTC = Sat Apr 11 23:59:59 1987 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 11 16:00:00 1987 UTC = Sun Apr 12 01:00:00 1987 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 12 14:59:59 1987 UTC = Sat Sep 12 23:59:59 1987 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 12 15:00:00 1987 UTC = Sat Sep 12 23:00:00 1987 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 9 15:59:59 1988 UTC = Sat Apr 9 23:59:59 1988 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 9 16:00:00 1988 UTC = Sun Apr 10 01:00:00 1988 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 10 14:59:59 1988 UTC = Sat Sep 10 23:59:59 1988 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 10 15:00:00 1988 UTC = Sat Sep 10 23:00:00 1988 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 15 15:59:59 1989 UTC = Sat Apr 15 23:59:59 1989 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 15 16:00:00 1989 UTC = Sun Apr 16 01:00:00 1989 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 16 14:59:59 1989 UTC = Sat Sep 16 23:59:59 1989 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 16 15:00:00 1989 UTC = Sat Sep 16 23:00:00 1989 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 14 15:59:59 1990 UTC = Sat Apr 14 23:59:59 1990 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 14 16:00:00 1990 UTC = Sun Apr 15 01:00:00 1990 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 15 14:59:59 1990 UTC = Sat Sep 15 23:59:59 1990 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 15 15:00:00 1990 UTC = Sat Sep 15 23:00:00 1990 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 13 15:59:59 1991 UTC = Sat Apr 13 23:59:59 1991 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai Sat Apr 13 16:00:00 1991 UTC = Sun Apr 14 01:00:00 1991 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 14 14:59:59 1991 UTC = Sat Sep 14 23:59:59 1991 CDT isdst=1 gmtoff=32400
Asia/Shanghai Sat Sep 14 15:00:00 1991 UTC = Sat Sep 14 23:00:00 1991 CST isdst=0 gmtoff=28800
Asia/Shanghai 9223372036854689407 = NULL
Asia/Shanghai 9223372036854775807 = NULL 

$ zdump -v US/Eastern
US/Eastern -9223372036854775808 = NULL
US/Eastern -9223372036854689408 = NULL
US/Eastern Sun Nov 18 16:59:59 1883 UTC = Sun Nov 18 12:03:57 1883 LMT isdst=0 gmtoff=-17762
US/Eastern Sun Nov 18 17:00:00 1883 UTC = Sun Nov 18 12:00:00 1883 EST isdst=0 gmtoff=-18000
US/Eastern Sun Mar 31 06:59:59 1918 UTC = Sun Mar 31 01:59:59 1918 EST isdst=0 gmtoff=-18000
US/Eastern Sun Mar 31 07:00:00 1918 UTC = Sun Mar 31 03:00:00 1918 EDT isdst=1 gmtoff=-14400
US/Eastern Sun Oct 27 05:59:59 1918 UTC = Sun Oct 27 01:59:59 1918 EDT isdst=1 gmtoff=-14400
US/Eastern Sun Oct 27 06:00:00 1918 UTC = Sun Oct 27 01:00:00 1918 EST isdst=0 gmtoff=-18000
US/Eastern Sun Mar 30 06:59:59 1919 UTC = Sun Mar 30 01:59:59 1919 EST isdst=0 gmtoff=-18000
US/Eastern Sun Mar 30 07:00:00 1919 UTC = Sun Mar 30 03:00:00 1919 EDT isdst=1 gmtoff=-14400
…省略若干…
US/Eastern Sun Mar 9 06:59:59 2498 UTC = Sun Mar 9 01:59:59 2498 EST isdst=0 gmtoff=-18000
US/Eastern Sun Mar 9 07:00:00 2498 UTC = Sun Mar 9 03:00:00 2498 EDT isdst=1 gmtoff=-14400
US/Eastern Sun Nov 2 05:59:59 2498 UTC = Sun Nov 2 01:59:59 2498 EDT isdst=1 gmtoff=-14400
US/Eastern Sun Nov 2 06:00:00 2498 UTC = Sun Nov 2 01:00:00 2498 EST isdst=0 gmtoff=-18000
US/Eastern Sun Mar 8 06:59:59 2499 UTC = Sun Mar 8 01:59:59 2499 EST isdst=0 gmtoff=-18000
US/Eastern Sun Mar 8 07:00:00 2499 UTC = Sun Mar 8 03:00:00 2499 EDT isdst=1 gmtoff=-14400
US/Eastern Sun Nov 1 05:59:59 2499 UTC = Sun Nov 1 01:59:59 2499 EDT isdst=1 gmtoff=-14400
US/Eastern Sun Nov 1 06:00:00 2499 UTC = Sun Nov 1 01:00:00 2499 EST isdst=0 gmtoff=-18000
US/Eastern 9223372036854689407 = NULL
US/Eastern 9223372036854775807 = NULL

五、附录

1. test_timezone.cpp

测试不同时区的mktime性能

#include <sys/time.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

typedef int64_t timestamp_t;

static timestamp_t get_timestamp()
{
    struct timeval tv = {};
    gettimeofday(&tv, );
     + (timestamp_t)tv.tv_usec;
}

struct calendar_time {
    int year;
    int month;
    int day;
    int hour;
    int minute;
    int second;
};

static void call_mktime(
        const calendar_time &calendar,
        int isdst)
{
    struct tm tm = {};
    tm.tm_year = calendar.year - ;
    tm.tm_mon  = calendar.month- ;
    tm.tm_mday = calendar.day;
    tm.tm_hour = calendar.hour;
    tm.tm_min  = calendar.minute;
    tm.tm_sec  = calendar.second;
    tm.tm_isdst = isdst;
     == mktime(&tm)) {
        abort();
    }
}

int main()
{
    const char *timeonzes[] = { "Asia/Shanghai", "US/Eastern", "America/Jujuy"};

    calendar_time times[] = {
        {, , , , , },
        {, , , , , },
        {, , , , , },
        {, , , , , },
        {, , , , , },
        {, , , , , },
        {, , , , , },
    };

    , , -};

    for (const auto &calendar: times) {
        ];

        for (const auto &tz: timeonzes) {
            for (const auto &isdst: isdsts) {
                setenv();
                timestamp_t t1 = get_timestamp();
                ;
                ; i < N; ++i) {
                    call_mktime(calendar, isdst);
                }
                timestamp_t t2 = get_timestamp();

                printf("calendar: %04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d ",
                        calendar.year, calendar.month, calendar.day,
                        calendar.hour, calendar.minute, calendar.second);

                printf("%-20s isdst=%2d rounds %d avg cost %4.2f us\n", tz, isdst, N, 1.0*(t2-t1)/N);
            }
            printf("\n");
        }
        printf("-------------------------------------------\n");
    }

    ;
}

2. test_setenv.cpp

测试setenv("TZ")和不设置时的性能差别。

#include <sys/time.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

typedef int64_t timestamp_t;

static timestamp_t get_timestamp()
{
    struct timeval tv = {};
    gettimeofday(&tv, );
     + (timestamp_t)tv.tv_usec;
}

struct calendar_time {
    int year;
    int month;
    int day;
    int hour;
    int minute;
    int second;
};

static void call_mktime(
        const calendar_time &calendar,
        int isdst)
{
    struct tm tm = {};
    tm.tm_year = calendar.year - ;
    tm.tm_mon  = calendar.month- ;
    tm.tm_mday = calendar.day;
    tm.tm_hour = calendar.hour;
    tm.tm_min  = calendar.minute;
    tm.tm_sec  = calendar.second;
    tm.tm_isdst = isdst;
     == mktime(&tm)) {
        abort();
    }
}

int main()
{
    const char *tz = "Asia/Shanghai";

    calendar_time times[] = {
        {, , , , , },
        {, , , , , },
        {, , , , , },
        {, , , , , },
    };

    for (const auto &calendar: times) {
        printf("calendar: %04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
                calendar.year, calendar.month, calendar.day,
                calendar.hour, calendar.minute, calendar.second);

        {
            unsetenv("TZ");
            timestamp_t t1 = get_timestamp();
            ;
            ; i < N; ++i) {
                call_mktime(calendar, );
            }
            timestamp_t t2 = get_timestamp();
            printf("unsetenv %-20s rounds %d avg cost %4ld us\n", tz, N, (t2-t1)/N);
        }

        {
            setenv();

            timestamp_t t1 = get_timestamp();
            ;
            ; i < N; ++i) {
                call_mktime(calendar, );
            }
            timestamp_t t2 = get_timestamp();
            printf("setenv   %-20s rounds %d avg cost %4ld us\n", tz, N, (t2-t1)/N);
        }
        printf("\n");
    }

    ;
}

六、参考文档

https://github.com/lattera/glibc/blob/master/time/mktime.c

mktime性能问题调查的更多相关文章

mktime性能问题
#include <time.h> int main() { for (int i = 0; i < 100000; ++i) { struct tm tm = {}; tm.tm_ ...
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模板题 bzoj3224: Tyvj 1728 普通平衡树 #include <bits/stdc++.h> #define rep(i, a, b) for (int i = a; i ...
problem 202,263、232、21、231
[263]Ugly Number Write a program to check whether a given number is an ugly number. Ugly numbers are ...
MySQL5.6-Tomcat7环境变量的配置
一.MySQL环境变量配置(zip安装):系统-高级系统设置--环境变量--path添加D:\Mysql\bin 找到mysql解压目录下的my-default.ini文件修改 basedir = D ...
Linux_System11
1.查看/var目录的大小:1)ll -hd /var 查看目录的实际大小2)du -sh /var 查看目录所占磁盘空间大小修改权限:chmod 750 hunan修改属主和属组:groupadd ...
ora-12154
64位oracle,32位pl/sql pl/sql配置完之后,一直报错: ora-12154 配置环境变量ORACLE_HOME:D:\softInstrall\oracle\product\11. ...
c# 正则表达式的用户
Regex emailregex = new Regex("(?<user>[^@]+)@(?<host>.+)"); if(emailregex.IsMa ...
谈谈字符集编码及gb2312、utf-8编码原理
一.基础中的基础比特位即bit,是计算机最小的存储单位.以0或1来表示比特位的值.Byte是字节数,bit是位数,在计算机中每八位为一字节,也就是1Byte＝8bit:Byte和bit都翻译成比特,俗 ...
mark笔记
1.[cocos2dx]ccnode跟ccui节点混用时注意touch层级问题,基本不可控
[ Android 五种数据存储方式之四 ] —— ContentProvider存储数据
Android这个系统和其他的操作系统还不太一样,我们需要记住的是,数据在Android当中是私有的,当然这些数据包括文件数据和数据库数据以及一些其他类型的数据.那这个时候有读者就会提出问题,难道两个 ...

mktime性能问题调查