关于linux应用层高精度定时器设计（笔记）

目的：协议采样率收发离散度达到10us以下..

问题：常规运行，为10~30毫秒，目前通过修改极限只能达到1000us.（5分钟）

 

技术难点：摘自http://www.eefocus.com/article/10-10/2075521287133552.html

  Linux在实时方面存在的不足，Linux虽然符合POSIX1003.1b关于实时扩展部分的标准，例如：支持SCHED_FIFO和SCHED_RR实时调度策略，锁内存机制 (memorylocking)，实时信号等功能，但是由于其最初的设计目标为通用分时操作系统，因此作为一个实时操作系统，Linux仍然存在如下缺陷：
       (1) Linux的内核本身是非抢占的。Linux下分用户态和核心态两种模式，当进程运行在用户态时，可被优先级更高的进程抢占，但当它进入核心态时，其他用户态进程优先级再高也不能抢占它。
       (2) Linux虽然给实时进程提供了较高的优先级，但是没有加入时间限制。例如：完成的最后期限、应在多长时间内完成、执行周期等等。同时，其他大量的非实时进程也可能对实时进程造成阻塞，无法确保实时进程的响应时间。
       (3) 时钟粒度粗糙。时钟管理是操作系统的脉搏，任务的执行和中止在很多情况下都是由时钟直接或间接唤起的，它还是进程调度的重要依据。Linux的周期模式定时器频率仅为100Hz，远不能满足实时应用的要求。

 

解决思路

一.定时器使用：

Linux为每个任务安排了3个内部定时器：

1).ITIMER_REAL：实时定时器，不管进程在何种模式下运行（甚至在进程被挂起时），它总在计数。定时到达，向进程发送SIGALRM信号。

2).ITIMER_VIRTUAL：这个不是实时定时器，当进程在用户模式（即程序执行时）计算进程执行的时间。定时到达后向该进程发送SIGVTALRM信号。 

3).ITIMER_PROF：进程在用户模式（即程序执行时）和核心模式（即进程调度用时）均计数。定时到达产生SIGPROF信号。ITIMER_PROF记录的时间比ITIMER_VIRTUAL多了进程调度所花的时间。

定时器在初始化是，被赋予一个初始值，随时间递减，递减至0后发出信号，同时恢复初始值。在任务中，我们可以一种或者全部三种定时器，但同一时刻同一类型的定时器只能使用一个。

. alarm()

alarm用在不需要经确定时的时候，返回之前剩余的秒数。unsigned int alarm(unsigned int seconds);
     alarm()函数提供精度为 s 级的定时器，到时之后，向进程发送信号，这种利用信号实现的方法效率低，且精度也不满足要求(不行满足)

 

.setitimer()

setitimer()支持3 种类型的定时器，分别是：ITIMER_REAL，以系统真实的时间来计算，定时器到时后发送 SIGALRM 信号；ITIMER_VIRTUAL ，以该进程在用户态下花费的时间来计算，定时器到时后发送 SIGVTALRM 信号。ITIMER_PROF，以该进程在用户态下和内核态下所费的时间来计算， 定时器到时后发送SIGPROF信号 。(测试不行，进程切换多了，你这个进程的很多次信号还会丢掉。)  

 fuction       time(usec)    realtime        reduce

----------------------------------------------------

usleep         500000     500966         966

nanosleep      500000     500917         917

select         500000     501264         1264

pselect        500000     501551         1551

.Sleep（n）//n毫秒
.sleep（n）//n秒                不准

时间差

for(;;)延时

gettimeofday()函数（通过修改Hz，但是还是有进程调度时间片的误差.不行）

 

线程优先等级设置

离散度精度提高，但是还是有时间片的轮转误差..

 

高精度硬件中断定时器hrtimer

需要内核加载，常规用于驱动..目前没有成功

 

高精度定时器posix_timer

交叉编译不通过..不网上显示可能做不到实时..

现在用posix timer可以定时，可是一旦定时间小于1ms就很不准确了