빠른 localtime

원본: https://github.com/lmk/fast_localtime

고성능 KST(한국 표준시, UTC+9) 전용 localtime 구현

개요

fastkst_localtime은 한국 표준시(KST, UTC+9) 변환에 최적화된 고성능 시간 변환 라이브러리입니다. 표준 localtime() 함수가 가진 성능 오버헤드를 제거하고, 64-bit 시간 값을 안전하게 처리할 수 있도록 설계되었습니다.

• glibc/time 소스를 참조하여 구현되었습니다.

주요 특징

1. 고성능

• KST 타임존 변환에 특화되어 표준 localtime() 함수보다 빠른 성능 제공
• Linux 커널에서 발생하는 시스템 콜, timezone 조회, mutex 락 등의 오버헤드 제거
• 직접적인 시간 계산으로 최소한의 연산만 수행

2. 64-bit 안전성

• 2038년 문제 해결 (32-bit time_t 제약 극복)
• time_t 값 지원 범위: 약 -2920년 ~ +2920년
• struct tm의 tm_year 필드 제한: 약 -21만년 ~ +21만년 (int 타입 제한)
• 64-bit time_t를 안전하게 처리

3. Thread-Safe

• fastkst_localtime_safe() 함수로 멀티스레드 환경 지원
• 재진입 가능한 설계
• 경쟁 상태(race condition) 없이 안전한 동시 호출

4. 고정 타임존

• 시스템 타임존 설정과 무관하게 항상 KST(UTC+9) 반환
• 타임존 조회 오버헤드 제거
• 예측 가능하고 일관된 동작

API 함수

fastkst_localtime()

int fastkst_localtime(time_t t, struct tm *tp)

 

주요 시간 변환 함수입니다.

매개변수:

• t: 변환할 Unix timestamp (time_t)
• tp: 결과를 저장할 struct tm 포인터

반환값:

• 1: 성공
• 0: 실패 (errno 설정됨)

지원 범위:

• 32-bit time_t: 1901-12-13 ~ 2038-01-19 (KST)
• 64-bit time_t: 약 -2920년 ~ +2920년
• 실제 제한: struct tm의 tm_year(int) 범위로 약 -21만년 ~ +21만년

fastkst_localtime_safe()

int fastkst_localtime_safe(time_t t, struct tm *tp, int *err_code)

 

추가 검증 및 에러 처리 기능이 있는 Thread-safe 래퍼 함수입니다.

매개변수:

• t: 변환할 Unix timestamp (time_t)
• tp: 결과를 저장할 struct tm 포인터
• err_code: 에러 코드를 저장할 포인터 (NULL 가능)

반환값:

• 1: 성공
• 0: 실패 (err_code에 에러 코드 저장)

특징:

• struct tm 자동 초기화
• 명시적인 에러 코드 반환
• NULL 포인터 안전성 검증

사용 예제

기본 사용법

#include <time.h>
#include <stdio.h>

// fastkst_localtime() 함수 선언
int fastkst_localtime(time_t t, struct tm *tp);

int main() {
    time_t now = time(NULL);
    struct tm kst_time;

    if (fastkst_localtime(now, &kst_time) == 1) {
        printf("현재 KST 시간: %04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
               kst_time.tm_year + 1900,
               kst_time.tm_mon + 1,
               kst_time.tm_mday,
               kst_time.tm_hour,
               kst_time.tm_min,
               kst_time.tm_sec);
    }

    return 0;
}

 

Thread-Safe 사용법

#include <time.h>
#include <stdio.h>

int fastkst_localtime_safe(time_t t, struct tm *tp, int *err_code);

int main() {
    time_t now = time(NULL);
    struct tm kst_time;
    int error_code;

    if (fastkst_localtime_safe(now, &kst_time, &error_code) == 1) {
        printf("KST: %04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d %s\n",
               kst_time.tm_year + 1900,
               kst_time.tm_mon + 1,
               kst_time.tm_mday,
               kst_time.tm_hour,
               kst_time.tm_min,
               kst_time.tm_sec,
               kst_time.tm_zone);
    } else {
        fprintf(stderr, "Error: %d\n", error_code);
    }

    return 0;
}

 

빌드 및 테스트

라이브러리로 사용

프로젝트에 fastkst_localtime.c를 포함하여 컴파일합니다:

gcc -c fastkst_localtime.c -o fastkst_localtime.o
gcc your_program.c fastkst_localtime.o -o your_program

 

테스트 프로그램 빌드

테스트 코드를 포함하여 빌드하려면:

gcc -DTEST_FASTKST_LOCALTIME -o fastkst_localtime fastkst_localtime.c -lpthread
./fastkst_localtime

 

테스트 내용

테스트 프로그램은 다음을 검증합니다:

1. 기본 기능 테스트
   • Unix Epoch (1970-01-01)
   • 2038년 문제 (INT32_MAX)
   • 미래 시간 (2100년, 3000년)
   • 과거 시간 (1900년, 1969년)
2. 성능 벤치마크
   • localtime() vs fastkst_localtime() 성능 비교
   • 100만회 반복 호출 측정
   • 속도 향상률 계산 및 출력
3. Thread Safety 테스트
   • 10개 스레드 동시 실행
   • 스레드당 1000회 반복
   • 총 10,000회 동시 호출 검증
4. NULL 포인터 테스트
   • NULL 입력 처리 검증
   • 적절한 에러 코드 반환 확인

성능

fastkst_localtime()은 표준 localtime() 함수보다 일반적으로 빠른 성능을 보여줍니다:

• 타임존 조회 오버헤드 제거
• 시스템 콜 최소화
• mutex 락 제거
• 캐시 친화적인 메모리 접근 패턴

실제 성능은 시스템 환경에 따라 다를 수 있으며, 테스트 프로그램을 통해 확인할 수 있습니다.

제한 사항

1. KST 전용: 이 라이브러리는 오직 KST(UTC+9) 타임존만 지원합니다. 다른 타임존이 필요한 경우 표준 localtime() 함수를 사용하세요.

환경 검증

$ date
2025. 12. 31. (수) 12:52:45 KST
$ timedatectl
               Local time: 수 2025-12-31 12:52:54 KST
           Universal time: 수 2025-12-31 03:52:54 UTC
                 RTC time: 수 2025-12-31 03:52:54
                Time zone: Asia/Seoul (KST, +0900)
System clock synchronized: yes
              NTP service: active
          RTC in local TZ: no
$ ls -l /etc/localtime
lrwxrwxrwx. 1 root root 32  8월 25  2023 /etc/localtime -> ../usr/share/zoneinfo/Asia/Seoul
$ echo $TZ
$

 

1. DST 미지원: 일광 절약 시간제(Daylight Saving Time)를 지원하지 않습니다. tm_isdst는 항상 0입니다.
2. tm_year 범위: struct tm의 tm_year 필드가 int 타입이므로, 표현 가능한 연도 범위는 약 -21만년 ~ +21만년입니다.

에러 처리

함수 실패 시 다음 에러 코드가 설정됩니다:

• EINVAL: 잘못된 인자 (NULL 포인터)
• EOVERFLOW: 연도가 struct tm의 범위를 초과