命令'pwd'的时间花费

通常我们在bash脚本中去使用一些系统内嵌的命令，例如pwd，我们会这样写：
pwd > /dev/null
或者这样写：
/bin/pwd > /dev/null
如果有兴趣的话，可以在你的脚本执行时这样去使用：
time script1.sh
你会发现一些令你吃惊的输出。
这里是一个简单的测试脚本：(script1.sh)

#!/bin/bash
while true
do
    x=$((x+1))
    pwd > /dev/null
    if [ $x -gt 50000 ]
    then
        exit
    fi
done

$ time script1.sh

real    0m0.629s
user    0m0.484s
sys 0m0.140s

下来我们改变脚本中的一行 pwd > /dev/null --> /bin/pwd > /dev/null

$ time ./script1.sh 

real    0m32.548s
user    0m17.849s
sys 0m15.758s

奇怪的事情发生了，时间花费竟然差这么多！！！
我们用strace命令来看下时间究竟是花费在哪里？
先看直接使用pwd

$ strace -c -o /tmp/s0.out ./script1.sh
$ head -6 /tmp/s0.out 
% time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
 41.55    0.454037           1    250008         1 fcntl
 18.56    0.202819           2    100003           dup2
 16.80    0.183598           1    100012           close
 14.30    0.156207           3     50011           openat

再来看使用/bin/pwd

$ strace -c -o /tmp/s1.out ./script1.sh
$ head -6 /tmp/s1.out 
% time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
 79.83   12.744396         127    100002     50001 wait4
 11.76    1.878193          37     50001           clone
  6.03    0.962723           2    400011           rt_sigprocmask
  1.56    0.248643           2    100016           rt_sigaction

从收集到的数据可以看到，在使用/bin/pwd时大部分的时间是花费在wait4（CPU时间）去创建新的进程来执行输出的程序。但是我们用pwd时，实际上只调用了一次fcntl去打开了一个文件句柄，然后利用dup2（管道）来执行输出程序，避免了CPU的等待时间。
为什么呢？我们看下命令pwd的type：

$ type pwd
pwd is a shell builtin

pwd是shell内嵌的命令，它在执行时系统会选择最优的方式执行。想这样的builtin命令还有很多，可以参考man手册:

BASH_BUILTINS(1)                                                                 General Commands Manual                                                                 BASH_BUILTINS(1)

NAME
       bash,  :,  ., [, alias, bg, bind, break, builtin, caller, cd, command, compgen, complete, compopt, continue, declare, dirs, disown, echo, enable, eval, exec, exit, export, false,
       fc, fg, getopts, hash, help, history, jobs, kill, let, local, logout, mapfile, popd, printf, pushd, pwd, read, readonly, return, set, shift, shopt, source, suspend, test,  times,
       trap, true, type, typeset, ulimit, umask, unalias, unset, wait - bash built-in commands, see bash(1)

OK, 所有在之后的bash脚本中，如果有申明了#!/bin/bash，并且使用到了builtin命令，可以优先考虑直接使用。再有就是在进行性能分析时strace命令可以提供很好的帮助。