time - std::time::Duration 是否与 "time" crate 中的 time::precise_time_ns 一样精确？

Question

长期以来，在 Rust 中精确测量时间的标准方法是 time crate 及其 time::precise_time_ns功能。但是，time crate 现在已被弃用，std 库有 std::time::Instant用于测量耗时。

我不确定它是否具有相同的精度，至少在设计上是这样。我知道这可能是一个模糊的问题，因为对于不同的操作系统，这两种东西都有不同的实现，并且实现可能会在不同版本中发生变化，但至少它们是否具有相同的目的？ std::time::Duration 是否是 time::precise_time_ns 的正确替代品，至少从其设计的角度来看？

在我的系统 (Mac OS) 上运行这个脚本输出的持续时间非常短，所以它可能非常精确:

use std::time::Instant;

fn main() {
    let mut t = Instant::now();
    loop {
        println!("{:?}", t.elapsed());
        t = Instant::now();
    }
}

40ns
42ns
41ns
45ns
40ns
41ns
40ns
40ns
41ns
41ns
41ns
40ns
40ns
40ns

Answer 1

是的，非常确定，std::time::Instant 是 time::precise_time_ns 的正确替代品，具有相同或更好的精度。

从 Rust 1.33.0 开始，time 0.1.41，time::precise_time_ns() 和 std::time::的大多数操作系统的实现: Instant::now() 是一样的，只有少数异常(exception)。

• Unix:相同，clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, ...)
• MacOS:相同，mach_absolute_time
• Windows:相同，QueryPerformanceCounter
• Wasm32:time 没有实现，std 使用 TimeSysCall::perform(TimeClock::Monotonic)
• Redox:same，和unix一样
• SGX:实现不同，可能 std 有更正确的实现

在未来的版本中 std::time::Instant::now 实现不太可能会恶化。

实现细节

time crate has all implementations in single file ，带有 cfg 标志，标准库有每个系统的目录，带有 mod.rs where implementation is chosen at compile time (unix在time.rs里面也有针对mac os的条件编译)。

Unix，“常规”，不是 MacOS 或 iOS

两种实现都使用 clock_gettime (3) 和 CLOCK_MONOTONIC clock_id。

时间

#[cfg(all(not(target_os = "macos"), not(target_os = "ios")))]

let mut ts = libc::timespec { tv_sec: 0, tv_nsec: 0 };
unsafe {
    libc::clock_gettime(libc::CLOCK_MONOTONIC, &mut ts);
}
(ts.tv_sec as u64) * 1000000000 + (ts.tv_nsec as u64)

标准

#[cfg(unix)] + #[cfg(not(any(target_os = "macos", target_os = "ios")))]

Instant { t: now(libc::CLOCK_MONOTONIC) }

Unix、MacOS 或 iOS

两种实现都使用 mach_absolute_time。

顺便说一句，标准 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, ...) 也适用于我的系统，Mac OS 10.13.6，但我不确定它是否真的单调。

时间

#[cfg(any(target_os = "macos", target_os = "ios"))]

unsafe {
    let time = libc::mach_absolute_time();
    let info = info();
    time * info.numer as u64 / info.denom as u64
}

标准

#[cfg(unix)] + #[cfg(any(target_os = "macos", target_os = "ios"))]

Instant { t: unsafe { libc::mach_absolute_time() } }

window

两种实现都使用 QueryPerformanceCounter

时间

#[cfg(windows)]

let mut ticks = i64_to_large_integer(0);
unsafe {
    assert!(QueryPerformanceCounter(&mut ticks) == 1);
}
mul_div_i64(large_integer_to_i64(ticks), 1000000000, frequency()) as u64

标准

#[cfg(windows)]

let mut t = Instant { t: 0 };
cvt(unsafe {
    c::QueryPerformanceCounter(&mut t.t)
}).unwrap();
t

Wasm32

它可能用于非网络用途，与 web-sys 无关.它时间将它未实现。

时间

#[cfg(all(target_arch = "wasm32", not(target_os = "emscripten")))]

unimplemented!()

标准

#[cfg(target_arch = "wasm32")]

Instant(TimeSysCall::perform(TimeClock::Monotonic))

氧化还原

两种实现都使用 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, ...)，与 unux 相同。

时间

#[cfg(target_os = "redox")]

let mut ts = syscall::TimeSpec { tv_sec: 0, tv_nsec: 0 };
syscall::clock_gettime(syscall::CLOCK_MONOTONIC, &mut ts).unwrap();
(ts.tv_sec as u64) * 1000000000 + (ts.tv_nsec as u64)

标准

#[cfg(target_os = "redox")]

Instant { t: now(syscall::CLOCK_MONOTONIC) }

新交所

这里的实现不同。 time crate 回落到 std，并使用非单调时间(当时 std 中可能没有单调时间)。可能不时迁移到 std 会提高准确性，因为它使用 SGX 特定的调用。

时间

#[cfg(target_env = "sgx")]

// This unwrap is safe because current time is well ahead of UNIX_EPOCH, unless system clock is adjusted backward.
let std_duration = SystemTime::now().duration_since(SystemTime::UNIX_EPOCH).unwrap();
std_duration.as_secs() * NANOS_PER_SEC + std_duration.subsec_nanos() as u64

标准

#[cfg(all(target_vendor = "fortanix", target_env = "sgx"))]

Instant(usercalls::insecure_time())