【Linux基础】Linux中的时区和时间

基本概念

首先介绍Linux中会用到的时间概念：

UTC：Universal Time Coordinated，协调世界时，又称世界统一时间，世界标准时间，国际协调时间。它是一个与时区相关的时间，目前将世界时区分为24个。UTC跟GMT（Greenwich Mean Time，格林威治时间）一致，因为格林威治位于0时区，UTC时间即是0时区的时间。中国位于东八区，所以对应的时间是UTC时间加8小时，即UTC+8，也称为CST（China Standard Time）。UTC倾向于跟标准相关的时间。

RTC：Real Time Clock，实时时钟。RTC和UTC不是一个概念上的时间，RTC通常指的是硬件系统中的一个计时芯片，它将时间保存在CMOS（可以认为是一种非易失介质）中，而CMOS通过电池可以保持数据不丢失，因此在系统没有上电的情况下（RTC由电池供电）也还会正常更新时间。操作系统启动时会查看这个时间，也可以同步这个时间。RTC倾向于跟硬件相关的时间。

时间戳：指的是从当前时间到某个标准时间点经历的秒数，这里的标准时间点通常是指1970年1月1日0时0分0秒，这个时间点也被称为Epoch。时间戳是一个相对的时间值，倾向于跟软件相关。

Linux下查看时间

Linux可以通过命令查看上述的时间，下面是在Ubuntu18.04（本文后续所有内容都在该版本下做测试）中执行的结果：

首先是获取本地时间：

root@ubuntu:~# date2023年 01月 07日 星期六 23:18:21 CST

这里的CST表示的就是前面提到的China Standard Time，就是东八区时间，也是我所在地的时间。

通过增加

-u

参数可以查看UTC时间：

root@ubuntu:~# date -u2023年 01月 07日 星期六 15:19:28 UTC

可以看到这里的后缀已经从CST变成了UTC时间。因为UTC是标准时间，所以一般的Linux命令都可以获取到它。

另外date命令也可以查看时间戳：

root@ubuntu:~# date +%s1673106588

注意时间戳是没有时区概念的，它只是从1970年1月1日0时0分0秒到当前时间的秒数。

之后查看RCT时间，它主要通过hwclcok命令来完成：

root@ubuntu:~# hwclock2023-01-07 23:20:37.664556+0800
root@ubuntu:~# hwclock -l2023-01-07 15:20:46.242465+0800
root@ubuntu:~# hwclock -u2023-01-07 23:20:59.633316+0800

注意上述的3条命令，对比date命令中的

-u

参数，得到的结果可能会让人误解。因为hwclock以及加上

-u

参数，得到的都是本地时间，而加上

-l

（表示localtime）得到的才是真的RTC时间。

查看hwclock命令的参数说明：

Options:
 -u, --utc            the RTC timescale is UTC
 -l, --localtime      the RTC timescale is Local

实际上这里的

-u

表示的是假设RTC里面保存的是UTC时间，那么本地时间就应该要增加8个小时（因为我在东八区），而

-l

表示的是假设当前RTC时间就是本地时间，所以就直接显示出来了，这句话还隐含着一个意思就是RTC时间就是2023-01-07 15:20:46.242465+0800。这个可以通过增加

--debug

参数看到进一步的内容：

root@ubuntu:~# hwclock --debug
hwclock from util-linux 2.31.1
System Time: 1673105261.476314
Trying to open: /dev/rtc0
Using the rtc interface to the clock.
Assuming hardware clock is kept in UTC time.    # 注意这里假设RTC中保存的是UTC时间
Waiting for clock tick...
...got clock tick
Time read from Hardware Clock: 2023/01/07 15:27:42
Hw clock time:2023/01/07 15:27:42 =1673105262 seconds since 1969
Time since last adjustment is 1673105262 seconds
Calculated Hardware Clock drift is 0.000000 seconds
2023-01-07 23:27:41.040147+0800

注意这里有一句

Assuming hardware clock is kept in UTC time.

，也就是前面说的假设RTC里面保存的是UTC时间。如果加上

-l

参数，显示的DEBUG信息是：

root@ubuntu:~# hwclock -l --debug
hwclock from util-linux 2.31.1
System Time: 1673106076.977518
Trying to open: /dev/rtc0
Using the rtc interface to the clock.
Assuming hardware clock is kept inlocal time.    # 注意这里假设RTC中保存的是本地时间
Waiting for clock tick...
...got clock tick
Time read from Hardware Clock: 2023/01/07 15:41:17
Hw clock time:2023/01/07 15:41:17 =1673077277 seconds since 1969
Time since last adjustment is 1673077277 seconds
Calculated Hardware Clock drift is 0.000000 seconds
2023-01-07 15:41:16.539634+0800

最后还有一个命令可以同时显示多个时间：

root@ubuntu:~# timedatectl 
                      Local time: 六 2023-01-07 23:42:12 CST
                  Universal time: 六 2023-01-07 15:42:12 UTC
                        RTC time: 六 2023-01-07 15:42:11
                       Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800)
       System clock synchronized: yes
systemd-timesyncd.service active: yes
                 RTC inlocal TZ: no

这里可以看到本地时间，UTC时间，RTC时间还有时区等等内容。

本节主要介绍如何查看时间，后面会介绍具体的代码实现，比如RTC时间如何获取，如何转换成本地时间，等等。

时区

Linux中的时区主要通过一个文件来表示，这个文件是/etc/localtime，其中包含了Linux系统的时区信息：

root@ubuntu:~# ls -al /etc/localtime 
lrwxrwxrwx 1 root root 331月   723:20 /etc/localtime -> /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai

注意这里的/etc/localtime只是一个链接，查看被链接文件所在的目录：

root@ubuntu:~# ls /usr/share/zoneinfo/
Africa      Cuba     GMT0         Japan              Pacific     Turkey
America     EET      GMT-0        Kwajalein          Poland      UCT
Antarctica  Egypt    GMT+0        leap-seconds.list  Portugal    Universal
Arctic      Eire     Greenwich    Libya              posix       US
Asia        EST      Hongkong     localtime          posixrules  UTC
Atlantic    EST5EDT  HST          MET                PRC         WET
Australia   Etc      Iceland      Mexico             PST8PDT     W-SU
Brazil      Europe   Indian       MST                right       zone1970.tab
Canada      Factory  Iran         MST7MDT            ROC         zone.tab
CET         GB       iso3166.tab  Navajo             ROK         Zulu
Chile       GB-Eire  Israel       NZ                 Singapore
CST6CDT     GMT      Jamaica      NZ-CHAT            SystemV

这里包含了所有的时区相关的文件，这些文件被称为ztfile，可以在Linux查看：

![修改时区](Common.assets/修改时区.png)TZFILE(5)                 Linux Programmer's Manual                 TZFILE(5)

NAME
       tzfile - timezone information

DESCRIPTION
       The  timezone  information  files used by tzset(3) are typically found
       under a directory with a name like /usr/share/zoneinfo.   These  files
       begin with a 44-byte header containing the following fields:
# 后面略

所以为了修改Linux系统的时区，只需要修改/etc/localtime链接的文件就可以了：

root@ubuntu:~# date2023年 01月 07日 星期六 23:54:06 CST    # 北京时间
root@ubuntu:~# ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Tokyo /etc/localtime    # 链接到东京时间
root@ubuntu:~# date2023年 01月 08日 星期日 00:54:43 JST    # 时间发生了变化

除了直接修改链接，Ubuntu还提供了额外的配置方式，这需要使用dpkg-reconfigure工具，对应的命令：

root@ubuntu:~# dpkg-reconfigure tzdata

执行命令之后会显示一个图形界面：

在这里插入图片描述

选择对应的时区所在地点之后会直接退出，并显示如下的内容：

root@ubuntu:~# dpkg-reconfigure tzdata

Current default time zone: 'Asia/Shanghai'
Local time is now:      2023年 01月 07日 星期六 23:59:18 CST.
Universal Time is now:  Sat Jan  715:59:18 UTC 2023.

表明修改已经成功，再次查看/etc/localtime：

root@ubuntu:~# ls -al /etc/localtime 
lrwxrwxrwx 1 root root 331月   723:59 /etc/localtime -> /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai

可以看到时区已经修改回去了。

当然如果使用的是Ubuntu的图形界面，显然可以直接在设置中修改：

在这里插入图片描述

代码实现

代码下载

root@ubuntu:~# hwclock -v
hwclock from util-linux 2.31.1

所以要下载util-linux的源码。在Ubuntu中下载源码，需要两步操作：

修改/etc/apt/sources.list文件，需要取消deb-src开头语句的注释，比如：

# deb cdrom:[Ubuntu 18.04.4 LTS _Bionic Beaver_ - Release amd64 (20200203.1)]/ bionic main restricted# See http://help.ubuntu.com/community/UpgradeNotes for how to upgrade to# newer versions of the distribution.
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted
deb-src http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu/ bionic main restricted    # 取消注释## Major bug fix updates produced after the final release of the## distribution.
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted
deb-src http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted    # 取消注释

修改之后执行

apt update

更新库。

通过如下的命令下载源码：

root@ubuntu:/home/jw/code# apt source util-linux
Reading package lists... Done
NOTICE: 'util-linux' packaging is maintained in the 'Git' version control system at:
https://salsa.debian.org/debian/util-linux.git
Please use:
git clone https://salsa.debian.org/debian/util-linux.git
to retrieve the latest (possibly unreleased) updates to the package.
Need to get 4,620 kB of source archives.
Get:1 http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu bionic-updates/main util-linux 2.31.1-0.4ubuntu3.7 (dsc)[4,122 B]
Get:2 http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu bionic-updates/main util-linux 2.31.1-0.4ubuntu3.7 (tar)[4,514 kB]
Get:3 http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu bionic-updates/main util-linux 2.31.1-0.4ubuntu3.7 (diff)[102 kB]
Fetched 4,620 kB in 4s (1,115 kB/s)  
dpkg-source: info: extracting util-linux in util-linux-2.31.1
# 中间略
W: Download is performed unsandboxed as root as file'util-linux_2.31.1-0.4ubuntu3.7.dsc' couldn't be accessed by user '_apt'. - pkgAcquire::Run (13: Permission denied)

这样源码就下载到了/home/jw/code/util-linux-2.31.1目录下（有报错但是不影响代码下载）。

hwclock

查看hwclock命令的实现，它位于sys-utils/hwclock.c，其主要的代码（仅以读操作为例）：

if(!ctl.noadjfile &&!(ctl.systz &&(ctl.utc || ctl.local_opt))){if((rc =read_adjtime(&ctl,&adjtime))!=0)hwclock_exit(&ctl, rc);}else/* Avoid writing adjtime file if we don't have to. */
        adjtime.dirty =0;
    ctl.universal =hw_clock_is_utc(&ctl, adjtime);
    rc =manipulate_clock(&ctl, set_time, startup_time,&adjtime);

函数流程主要是：

#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp {font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .label text,#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .node rect,#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .node circle,#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .node ellipse,#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .node polygon,#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .node .label{text-align:center;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:#e8e8e8;fill:#e8e8e8;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-uNpvOyp8S82xbHLp :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;}
read_adjtime

hw_clock_is_utc

manipulate_clock

read_adjtime()函数默认获取/etc/adjtime文件，它用来获取时间调整信息，不过Ubuntu下没有这个文件。
hw_clock_is_utc()依赖于前面的read_adjtime()函数，不过由于不存在，所以传入的参数是默认的，其实现如下：

staticinthw_clock_is_utc(conststructhwclock_control*ctl,conststructadjtime adjtime){int ret;if(ctl->utc)// 对应-u参数
        ret =1;/* --utc explicitly given on command line */elseif(ctl->local_opt)// 对应-l参数
        ret =0;/* --localtime explicitly given */else/* get info from adjtime file - default is UTC */// 不带参数时，通过/etc/adjtime获取值，默认是UTC值为0，而LOCAL的值是1，所以最终ret=1
        ret =(adjtime.local_utc != LOCAL);if(ctl->debug)printf(_("Assuming hardware clock is kept in %s time.\n"),
               ret ?_("UTC"):_("local"));return ret;}

从这里可以看出来，执行hwclock命令时，不带参数和带

-u

参数是相同的显示，这与前面执行命令的结果是一致的。该函数的返回值被赋值给如下的变量：

ctl.universal =hw_clock_is_utc(&ctl, adjtime);

这个变量在后面会使用到，而它的值，在当前的Ubuntu系统下，如果不带参数或者带了

-u

参数就是1，否则是0。

manipulate_clock()执行了最主要的时间操作，其执行代码如下：

#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 {font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .label text,#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .node rect,#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .node circle,#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .node ellipse,#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .node polygon,#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .node .label{text-align:center;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:#e8e8e8;fill:#e8e8e8;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-ebBRmWmd7mmEjoT1 :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;}
manipulate_clock

read_hardware_clock

mktime_tz

calculate_adjustment

display_time

mktime_tz()的实现如下：

staticintmktime_tz(conststructhwclock_control*ctl,structtm tm,time_t*systime_p){int valid;if(ctl->universal)*systime_p =timegm(&tm);else*systime_p =mktime(&tm);if(*systime_p ==-1){/*
         * This apparently (not specified in mktime() documentation)
         * means the 'tm' structure does not contain valid values
         * (however, not containing valid values does _not_ imply
         * mktime() returns -1).
         */
        valid =0;if(ctl->debug)printf(_("Invalid values in hardware clock: ""%4d/%.2d/%.2d %.2d:%.2d:%.2d\n"),
                   tm.tm_year +1900, tm.tm_mon +1, tm.tm_mday,
                   tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);}else{
        valid =1;if(ctl->debug)printf(_("Hw clock time : %4d/%.2d/%.2d %.2d:%.2d:%.2d = ""%ld seconds since 1969\n"), tm.tm_year +1900,
                   tm.tm_mon +1, tm.tm_mday, tm.tm_hour, tm.tm_min,
                   tm.tm_sec,(long)*systime_p);}return valid;}

time_ttimegm(structtm*tm){constchar*zone =getenv("TZ");time_t ret;setenv("TZ","",1);tzset();
    ret =mktime(tm);if(zone)setenv("TZ", zone,1);elseunsetenv("TZ");tzset();return ret;}

可以看到它其实也调用了

mktime()

函数，只不过在调用前后还会额外执行

tzset()

函数（它也是系统调用），来做时区相关的操作。

calculate_adjustment()函数也与/etc/adjtime文件有关，由于Ubuntu没有该文件，这里不做介绍。
最后是display_time()函数，该函数就是打印结果。

以上就是hwclcok命令显示时间的简单介绍，需要说明的是hwclcok不仅可以查看时间，还可以同步时间，不过这个不在本文的介绍范围中。

RTC时间

关于RTC时间的实现，可以直接参考hwclock命令的源代码util-linux-2.31.1，其实现在sys-utils\hwclock-rtc.c：

staticintread_hardware_clock_rtc(conststructhwclock_control*ctl,structtm*tm){int rtc_fd, rc;

    rtc_fd =open_rtc_or_exit(ctl);/* Read the RTC time/date, return answer via tm */
    rc =do_rtc_read_ioctl(rtc_fd, tm);return rc;}

open_rtc_or_exit()

函数打开/dev/rtc0这个设备：

root@ubuntu:~# ll /dev/rtc0
crw------- 1 root root 249, 01月   723:17 /dev/rtc0

而

do_rtc_read_ioctl()

通过

ioctl()

函数来获取参数：

staticintdo_rtc_read_ioctl(int rtc_fd,structtm*tm){int rc =-1;char*ioctlname;

    ioctlname ="RTC_RD_TIME";
    rc =ioctl(rtc_fd, RTC_RD_TIME, tm);if(rc ==-1){warn(_("ioctl(%s) to %s to read the time failed"),
            ioctlname, rtc_dev_name);return-1;}

    tm->tm_isdst =-1;/* don't know whether it's dst */return0;}

这样就得到了RTC时间，并存放在

struct tm

结构体变量中。

以下是自己写的一个示例代码：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<fcntl.h>#include<time.h>#include<unistd.h>#include<asm/ioctl.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<sys/ioctl.h>#defineRTC_DEV"/dev/rtc0"#ifndefRTC_RD_TIME#defineRTC_RD_TIME_IOR('p',0x09,structlinux_rtc_time)#endifstructlinux_rtc_time{int tm_sec;int tm_min;int tm_hour;int tm_mday;int tm_mon;int tm_year;int tm_wday;int tm_yday;int tm_isdst;};intread_hardware_clock(structtm*tm){int rtc_fd;int rc;

    rtc_fd =open(RTC_DEV, O_RDONLY);if(-1== rtc_fd){return-1;}
    rc =ioctl(rtc_fd, RTC_RD_TIME, tm);close(rtc_fd);return rc;}intmain(void){structtm tm;if(-1!=read_hardware_clock(&tm)){printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n",
            tm.tm_year +1900,
            tm.tm_mon +1,
            tm.tm_mday,
            tm.tm_hour,
            tm.tm_min,
            tm.tm_sec);}else{return1;}return0;}

注意RTC中的时间存放跟1970年1月1日0时0分0秒并没有直接关系，所以可以看到比如年份并不是按照1970年为基准，而是以1900年为基准，这个是跟RTC驱动的时间有关的。

编译执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# gcc rtc.c 
root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# date -u2023年 01月 08日 星期日 08:57:50 UTC
root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 2023-1-8 8:57:54

可以看到直接得到的时间是UTC时间。

另外注意执行生成文件需要root权限，否则无法打开RTC设备。

时间相关的系统调用

asctime()

函数原型：

#include<time.h>char*asctime(structtm*tm);

返回一个表示时间的字符串。该函数本身跟时区是没有关系。

代码示例：

#include<stdio.h>#include<time.h>intmain(void){time_t t;structtm*tm;char buffer[80];time(&t);
    tm =localtime(&t);printf("local time 1: %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
        tm->tm_year +1900,
        tm->tm_mon +1,
        tm->tm_mday,
        tm->tm_hour,
        tm->tm_min,
        tm->tm_sec);printf("local time 2: %s\n",asctime(tm));return0;}

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out localtime1: 2023-1-8 18:29:16
localtime2: Sun Jan  818:29:16 2023

这里的空行是执行程序的结果，也就是说

asctime()

函数的返回值自带了换行。

ctime()

函数原型：

#include<time.h>char*ctime(consttime_t*timer);

返回一个表示当地时间的字符串，当地时间是基于调用

time()

函数得到的值。该函数与时区有关。

这个函数跟

asctime()

差不多，只是入参不同。

代码示例：

#include<stdio.h>#include<time.h>intmain(void){time_t t;time(&t);printf("local time: %s\n",ctime(&t));return0;}

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out local time: Sun Jan  818:11:25 2023

这里的空行是执行程序的结果，也就是说

ctime()

函数的返回值自带了换行。

localtime()

函数原型：

#include<time.h>structtm*localtime(consttime_t*timer)

该函数使用

timer()

得到的值来填充

struct tm

结构，得到的时间跟时区有关。

代码示例：

#include<stdio.h>#include<time.h>intmain(void){time_t t;structtm*tm;time(&t);
    tm =localtime(&t);printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n",
        tm->tm_year +1900,
        tm->tm_mon +1,
        tm->tm_mday,
        tm->tm_hour,
        tm->tm_min,
        tm->tm_sec);return0;}

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 2023-1-8 18:16:11

mktime()

函数原型：

#include<time.h>time_tmktime(structtm* time);

该函数将时间转换为自1970年1月1日0时0分0秒以来持续时间的秒数，发生错误时返回

-1

。

转换与时区信息有关。

mktime()

和

localtime()

完成相反的操作。

strftime()

函数原型：

#include<time.h>size_tstrftime(char*str,size_t maxsize,constchar*format,conststructtm*timeptr);

根据

format

中定义的格式化规则，格式化结构

timeptr

表示的时间，并把它存储在

str

中。该函数本身跟时区是没有关系。

代码示例：

#include<stdio.h>#include<time.h>intmain(void){time_t t;structtm*tm;char buffer[80];time(&t);
    tm =localtime(&t);printf("local time 1: %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
        tm->tm_year +1900,
        tm->tm_mon +1,
        tm->tm_mday,
        tm->tm_hour,
        tm->tm_min,
        tm->tm_sec);strftime(buffer,80,"%Y-%m-%d %H:%M:%S", tm);printf("local time 2: %s\n", buffer);return0;}

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out localtime1: 2023-1-8 18:24:9
localtime2: 2023-01-08 18:24:09

localtime()

和

strftime()

的作用差别不大。

time()

函数原型：

#include<time.h>time_ttime(time_t* timer)

返回从1970年1月1日0时0分0秒到UTC时间的秒数，它是跟时区无关的。

time_t

类型可以认为就是一个足够存放时间戳的整型。

代码示例：

#include<stdio.h>#include<time.h>intmain(void){time_t t;printf("timestamp: %ld\n",time(&t));printf("timestamp: %ld\n", t);return0;}

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
timestamp: 1673172383
timestamp: 1673172383

可以看到入参和返回值其实得到的是同一个值。

tzset()

函数原型：

#include<time.h>voidtzset(void);

该函数通过

TZ

变量的值来设置时间转换信息，这些信息会被

ctime()

，

localtime()

，

mktime()

这些函数使用到。

示例代码：

intmain(void){constchar*zone =getenv("TZ");structtm tm;time_t ret1, ret2;// 获取RTC时间if(-1!=read_hardware_clock(&tm)){printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n",
            tm.tm_year +1900,
            tm.tm_mon +1,
            tm.tm_mday,
            tm.tm_hour,
            tm.tm_min,
            tm.tm_sec);}else{return1;}// 这里将TZ变量设置成空（注意不是不设置），默认就是UTCsetenv("TZ","",1);tzset();
    ret1 =mktime(&tm);if(-1== ret1){printf("mktime failed.\n");}else{printf("timestamp1: %ld\n", ret1);}// 这里将TZ变量设置成东八区setenv("TZ","GMT+8",1);tzset();
    ret2 =mktime(&tm);if(-1== ret2){printf("mktime failed.\n");}else{printf("timestamp2: %ld\n", ret2);}printf("timestamp diff: %ld\n", ret2 - ret1);if(zone){setenv("TZ", zone,1);}else{unsetenv("TZ");}tzset();return0;}

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 2023-1-8 9:14:42
timestamp1: 1673169282
timestamp2: 1673198082
timestamp diff: 28800

可以看到修改

TZ

变量会影响到

mktime()

的输出结果，这在前面已经提到过，这里也证实了。

clock_gettime()

函数原型：

#include<time.h>intclock_gettime(clockid_t clock_id,structtimespec* tp );

获取时间，相比

time()

有更高的精度。出错时返回

-1

。

clk_id

有以下的取值：

CLOCK_REALTIME：指系统时间，随着时间的改变而改变，该时间可以被用户改变；
CLOCK_MONOTONIC：从系统启动这一刻起开始计时，不受系统时间被用户改变的影响；
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID：本进程到当前代码系统CPU花费的时间；
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID：本线程到当前代码系统CPU花费的时间。

struct timespec结构体如下：

/* POSIX.1b structure for a time value.  This is like a `struct timeval' but
   has nanoseconds instead of microseconds.  */structtimespec{
  __time_t tv_sec;/* Seconds.  */
  __syscall_slong_t tv_nsec;/* Nanoseconds.  */};

tv_sec

就1970年1月1日0时开始的秒数，

tv_nsec

是减去秒数之后剩余的纳秒数。可以看出来该函数能够得到更精确的值。

CLOCK_MONOTONIC

的代码示例：

#include<stdio.h>#include<time.h>intmain(void){structtimespec now;clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC,&now);printf("Seconds = %ld, Nanoseconds = %ld\n",now.tv_sec, now.tv_nsec);return0;}

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
Seconds =13313, Nanoseconds =750102347
root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
Seconds =13316, Nanoseconds =882621059
root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
Seconds =13317, Nanoseconds =878984060
root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
Seconds =13318, Nanoseconds =697109581

可以看到时间是递增的，它表示的时间其实是系统开机之后的秒数和纳秒数。

CLOCK_REALTIME

的代码示例：

#include<stdio.h>#include<time.h>intmain(void){structtimespec now;time_t t;clock_gettime(CLOCK_REALTIME,&now);
    t =time(&t);printf("Seconds = %ld, Nanoseconds = %ld\n",now.tv_sec, now.tv_nsec);printf("Seconds = %ld\n", t);return0;}

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
Seconds =1673178349, Nanoseconds =746923431
Seconds =1673178349

从这里可以跟清楚地看到

clock_gettime()

和

time()

获取到的时间的关系。

clock_settime()

函数原型：

#include<time.h>intclock_settime(clockid_t clk_id,conststructtimespec*tp);

设置时间。参数跟

clock_gettime()

一样。出错时返回

-1

。

代码示例：

#include<stdio.h>#include<time.h>intmain(void){structtimespec now;time_t t;

    now.tv_sec =time(&t);
    now.tv_nsec =0;if(-1==clock_settime(CLOCK_REALTIME,&now)){printf("clock_settime failed.\n");}clock_gettime(CLOCK_REALTIME,&now);printf("Seconds = %ld, Nanoseconds = %ld\n",now.tv_sec, now.tv_nsec);return0;}

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
Seconds =1673179056, Nanoseconds =199134

标签： linux

本文转载自: https://blog.csdn.net/jiangwei0512/article/details/128604980
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【Linux基础】Linux中的时区和时间

基本概念

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时间相关的系统调用

asctime()

ctime()

localtime()

mktime()

strftime()

time()

tzset()

clock_gettime()

clock_settime()

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