关于 gettimeofday 是否真的不涉及到系统调用进行记录

在《Linux多线程服务端编程》一书 5.1 节中提到过，在 x86-64 的 Linux 上，gettimeofday 不是系统调用，不会陷入内核。其实我是对这句话存有疑问的。众所周知想要获得准确的当前时间，就必须要通过内核的全局的计时变量（ticks 或者 jiffies），但是用 strace 查看调用了 gettimeofday 的进程，发现的确没有涉及到系统调用，没有陷入内核。这就奇了怪了，故上网查找，得到以下信息：

首先， gettimeofday 的确是一个系统调用，因为它所需求的数据是内核所持有的，但它没有走传统的 trap 这条路进入内核，而是利用了 linux 的 vdso（virtual dynamic shared object）机制帮我们做到了在调用这个系统调用时不陷入内核，从而提高了性能。

这个实现方法其实也是很直觉的（intuitive），在程序装载阶段，装载程序观察到程序有需要 vdso 的相关系统调用，就为其做一下内存映射（将对应的系统调用处理函数所需的指令和数据映射到用户空间中去）。那么用户在调用这些函数时自然就不需要陷入内核啦~~

如何调用到这些代码呢？直接调用这些系统调用对应的 glibc 包装函数就可以，因为这些 glibc 包装函数默认会使用 vdso。如果你执意通过 syscall 函数/ syscall 指令/int 0x80 来调用这些系统调用，vdso 是无法生效的，还是会陷入内核。

当然 vdso 也不保证一定不会陷入内核，有些情况下是会 fallback 的，以 clock_gettime 为例，下面是 linux 4.16 版本中该系统调用在 vdso 中的实现：

notrace int __vdso_clock_gettime(clockid_t clock, struct timespec *ts)
{
    
	switch (clock) {
    
	case CLOCK_REALTIME:
		if (do_realtime(ts) == VCLOCK_NONE)
			goto fallback;
		break;
	case CLOCK_MONOTONIC:
		if (do_monotonic(ts) == VCLOCK_NONE)
			goto fallback;
		break;
	case CLOCK_REALTIME_COARSE:
		do_realtime_coarse(ts);
		break;
	case CLOCK_MONOTONIC_COARSE:
		do_monotonic_coarse(ts);
		break;
	default:
		goto fallback;
	}

	return 0;
fallback:
	return vdso_fallback_gettime(clock, ts);
}

其中do_realtime和do_monotonic如果返回值为VCLOCK_NONE的话，就会调用vdso_fallback_gettime，而这个函数是会陷入内核的。另外，clock_gettime的clock参数可不止上面代码中switch里面的4个case，如果我们传入的是CLOCK_BOOTTIME/CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID/CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID的话，就会走到default分支，还是会调用vdso_fallback_gettime陷入内核。

综上所诉，gettimeofday和clock_gettime实际上都是系统调用，但是调用得当的话，可以避免陷入内核，从而提高性能。是否陷入了内核，可以利用 strace 来判断。

关于 gettimeofday 是否真的不涉及到系统调用进行记录

关于 gettimeofday 是否真的不涉及到系统调用进行记录

参考