Linux下的高精度時間獲得與定時器
本文主要介紹Linux下高精度時間函數(shù)，及相關(guān)的具有超時機(jī)制的函數(shù)，對定時器也進(jìn)行簡單的介紹。
在linux下通?？捎玫木茸罡叩臅r間接口是gettimeofday，它返回一個timeval結(jié)構(gòu)，其精度為us，即10-6 秒，大多數(shù)情況這個精度已經(jīng)夠用了。不過有時為了更高的精度，比如納秒級的時間精度，我們需求探索Linux為我們提供的時間調(diào)用。
首先介紹struct timespec結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)體有兩個成員，一個是秒，一個是納秒。
在librt庫中，提供了高精度的時間函數(shù)，分別是：
long clock_gettime(clockid_t ,struct timespec*)
獲取特定時鐘的時間，時間通過fp結(jié)構(gòu)傳回，目前定義了6種時鐘，分別是
CLOCK_REALTIME 系統(tǒng)當(dāng)前時間，從1970年1.1日算起 CLOCK_MONOTONIC 系統(tǒng)的啟動時間，不能被設(shè)置 CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID 進(jìn)程運行時間 CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID 線程運行時間 CLOCK_REALTIME_HR CLOCK_REALTIME的高精度版本 CLOCK_MONOTONIC_HR CLOCK_MONOTONIC的高精度版本
獲取特定時鐘的時間精度：
long clock_getres(clockid_t )
設(shè)置特定時鐘的時間：
long clock_settime(clockid_t ,struct timespec*)
休眠time中指定的時間，如果遇到信號中斷而提前返回，則由left_time返回剩余的時間：
long clock_nanosleep(clockid_t ,int flag,timespec* time,timespec* left_time)
有了這些個時間函數(shù)之后，我們再來看下如何實現(xiàn)一些不同精度的簡單的定時器。
最粗糙的定時器可以由sleep來實現(xiàn)，其精度為秒級，系統(tǒng)也提供像nanosleep，usleep，ualarm等，當(dāng)然你愿意也可以由poll(ms)、select(us)、ppoll或pslect(ns)等來實現(xiàn)各種精度的sleep。通過這些高精度的sleep函數(shù)，也可以實現(xiàn)一系統(tǒng)不同精度的定時器。
通過上述sleep實現(xiàn)的定時器通常需要我們自行進(jìn)行編碼，而且過多的sleep也會導(dǎo)致某個cpu不能充分的利用，對于大量定時器的場合就需要小心編寫代碼，這種方式通常以單獨線程控制或主循環(huán)輪詢的方式查看哪些定時器到期?？傮w來說，實現(xiàn)復(fù)雜，效率較低，而且也沒有一種好的定時器到期時的通知機(jī)制，通常是被動由定時器線程強(qiáng)行執(zhí)行或者自身線程在線程主循環(huán)中檢查到期的定時器并執(zhí)行。
下面我們將探索一下由操作系統(tǒng)提供的一些定時器機(jī)制。操作系統(tǒng)提供了兩個種類的定時器，一種是顯式的定時器，另一種是隱藏在調(diào)用的超時時間或特定文件屬性之上。后者我們在前面已經(jīng)見到過，比如select、套接字描述符的超時屬性，這些需要在不同的編程領(lǐng)域去積累，當(dāng)然它們也有各自的精度。下面我們主要介紹一下系統(tǒng)提供的顯式的定時器。
Linux系統(tǒng)為每個進(jìn)程提供了三個間隔定時器，精度為us。定時器到期時將觸發(fā)相應(yīng)的信號，定時器可能會重新開始，值得注意的是，fork生成的子進(jìn)程并不繼承父進(jìn)程的定時器。
int getitimer(int type, itimerval* val) int setitimer(int type, itimerval* nval, itimerval* oval)
itimerval 有兩個成員，it_interval和it_value，均為timeval類型，前者保存的是下次定時器的定時間隔，后者為本次超時時的定時間隔。也就是說，定時器將從it_value減少，當(dāng)變?yōu)?時，發(fā)送信號，并從it_interval取值，重新開始定時器。如果val被置為0，則停止定時器。
getitimer()用于設(shè)置一個定時器，而setitimer用于修改已經(jīng)設(shè)置的定時器，如果在設(shè)置時定時器尚未超時，則剩余時間保存于oval。
定時器定時器三個定時器分別是：
ITIMER_REAL 以系統(tǒng)時間遞減，超時時投遞SIGALRM信號 ITIMER_VIRTUAL 以進(jìn)程執(zhí)行時間遞減，超時時投遞 SIGVTALRM ITIMER_PROF 當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行或進(jìn)程執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時均遞減，超時時投遞SIGPROF信號。
此外Posix1.b中為我們提供了實時高精度的定時工具，精度可以達(dá)到納秒。不過每個進(jìn)程只能有一個。
int timer_creat() int timer_delete() int timer_gettime() int timer_settime()
具體使用方法不在這里詳述，可見系統(tǒng)提供的定時器是一種珍惜資源，通常只是一種最基本的設(shè)施，應(yīng)用需要使用這個最基本的設(shè)施定義多樣化的定時器，以滿足程序中使用多種及多個定時器。當(dāng)然系統(tǒng)提供的定時器需要人工設(shè)置信號處理等相關(guān)工作，需要專門處理信號的代碼，這個在一定程度上增加了程序的復(fù)雜性。因此說來，從sleep族的定時器到系統(tǒng)顯式的定時器，各有優(yōu)缺點，使用時根據(jù)情況權(quán)衡選擇。
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