Linux 用户下定时器的实现
注：原文头文件缺失，有时间再添加
Linux下的定时器有两种，以下分别介绍：
1、alarm
如果不要求很精确的话，用alarm()和signal()就够了
unsigned int alarm(unsigned int seconds)
函数说明: alarm()用来设置信号SIGALRM在经过参数seconds指定的秒数后传送给目前的进程。如果参数seconds为0，则之前设置的闹钟会被取消，并将剩下的时间返回。
返回值: 返回之前闹钟的剩余秒数，如果之前未设闹钟则返回0。
alarm()执行后，进程将继续执行，在后期(alarm以后)的执行过程中将会在seconds秒后收到信号SIGALRM并执行其处理函数。
#include
#include
#include
void sigalrm_fn(int sig)
{
printf("alarm!\n");
alarm(2);
return;
}
int main(void)
{
signal(SIGALRM, sigalrm_fn);
alarm(1);
while(1) pause();
}
|
2、setitimer()
int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue));
setitimer()比alarm功能强大，支持3种类型的定时器：
ITIMER_REAL : 以系统真实的时间来计算，它送出SIGALRM信号。
ITIMER_VIRTUAL : -以该进程在用户态下花费的时间来计算，它送出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，它送出SIGPROF信号。
setitimer()第一个参数which指定定时器类型（上面三种之一）；第二个参数是结构itimerval的一个实例；第三个参数可不做处理。
setitimer()调用成功返回0，否则返回-1。
下面是关于setitimer调用的一个简单示范，在该例子中，每隔一秒发出一个SIGALRM，每隔0.5秒发出一个SIGVTALRM信号:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int sec;
void sigroutine(int signo){
switch (signo){
case SIGALRM:
printf("Catch a signal -- SIGALRM \n");
signal(SIGALRM, sigroutine);
break;
case SIGVTALRM:
printf("Catch a signal -- SIGVTALRM \n");
signal(SIGVTALRM, sigroutine);
break;
}
return;
}
int main()
{
struct itimerval value, ovalue, value2; //(1)
sec = 5;
printf("process id is %d\n", getpid());
signal(SIGALRM, sigroutine);
signal(SIGVTALRM, sigroutine);
value.it_value.tv_sec = 1;
value.it_value.tv_usec = 0;
value.it_interval.tv_sec = 1;
value.it_interval.tv_usec = 0;
setitimer(ITIMER_REAL, &value, &ovalue); //(2)
value2.it_value.tv_sec = 0;
value2.it_value.tv_usec = 500000;
value2.it_interval.tv_sec = 0;
value2.it_interval.tv_usec = 500000;
setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &value2, &ovalue);
for(;;)
;
}
|
(1) struct itimerval
struct itimerval {
struct timeval it_interval; /* timer interval */
struct timeval it_value; /* current value */
};
itimerval: i --> interval
val --> value
|
itimerval结构中的it_value是减少的时间,当这个值为0的时候就发出相应的信号了. 然后再将it_value设置为it_interval值.
(2) setitimer()
setitimer()为其所在进程设置一个定时器，如果itimerval.it_interval不为0(it_interval的两个域都不为0)，则该定时器将持续有效(每隔一段时间就会发送一个信号)
注意：Linux信号机制基本上是从Unix系统中继承过来的。早期Unix系统中的信号机制比较简单和原始，后来在实践中暴露出一些问题，因此，把那些建立在早期机制上的信号叫做"不可靠信号"，信号值小于 SIGRTMIN(SIGRTMIN=32，SIGRTMAX=63)的信号都是不可靠信号。这就是"不可靠信号"的来源。它的主要问题是：进程每次处理信号后，就将对信号的响应设置为默认动作。在某些情况下，将导致对信号的错误处理；因此，用户如果不希望这样的操作，那么就要在信号处理函数结尾再一次调用signal()，重新安装该信号。
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setitimer()为Linux的API，并非C语言的Standard Library，setitimer()有两个功能，一是指定一段时间后，才执行某个function，二是每间格一段时间就执行某个function，以下程序demo如何使用setitimer()。
- /*
- Filename : timer.cpp
- Compiler : gcc 4.1.0 on Fedora Core 5
- Description : setitimer() set the interval to run function
- Synopsis : #include <sys/time.h>
- int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue);
- struct itimerval {
- struct timerval it_interval;
- struct timerval it_value;
- };
- struct timeval {
- long tv_sec;
- long tv_usec;
- }
- Release : 11/25/2006
- */
- #include <stdio.h> // for printf()
- #include <unistd.h> // for pause()
- #include <signal.h> // for signal()
- #include <string.h> // for memset()
- #include <sys/time.h> // struct itimeral. setitimer()
- void printMsg(int);
- int main() {
- // Get system call result to determine successful or failed
- int res = 0;
- // Register printMsg to SIGALRM
- signal(SIGALRM, printMsg);
- struct itimerval tick;
- // Initialize struct
- memset(&tick, 0, sizeof(tick));
- // Timeout to run function first time
- tick.it_value.tv_sec = 1; // sec
- tick.it_value.tv_usec = 0; // micro sec.
- // Interval time to run function
- tick.it_interval.tv_sec = 1;
- tick.it_interval.tv_usec = 0;
- // Set timer, ITIMER_REAL : real-time to decrease timer,
- // send SIGALRM when timeout
- res = setitimer(ITIMER_REAL, &tick, NULL);
- if (res) {
- printf("Set timer failed!!\n");
- }
- // Always sleep to catch SIGALRM signal
- while(1) {
- pause();
- }
- return 0;
- }
- void printMsg(int num) {
- printf("%s","Hello World!!\n");
- }
/*
Filename : timer.cpp
Compiler : gcc 4.1.0 on Fedora Core 5
Description : setitimer() set the interval to run function
Synopsis : #include <sys/time.h>
int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue);
struct itimerval {
struct timerval it_interval;
struct timerval it_value;
};
struct timeval {
long tv_sec;
long tv_usec;
}
Release : 11/25/2006
*/
#include <stdio.h> // for printf()
#include <unistd.h> // for pause()
#include <signal.h> // for signal()
#include <string.h> // for memset()
#include <sys/time.h> // struct itimeral. setitimer()
void printMsg(int);
int main() {
// Get system call result to determine successful or failed
int res = 0;
// Register printMsg to SIGALRM
signal(SIGALRM, printMsg);
struct itimerval tick;
// Initialize struct
memset(&tick, 0, sizeof(tick));
// Timeout to run function first time
tick.it_value.tv_sec = 1; // sec
tick.it_value.tv_usec = 0; // micro sec.
// Interval time to run function
tick.it_interval.tv_sec = 1;
tick.it_interval.tv_usec = 0;
// Set timer, ITIMER_REAL : real-time to decrease timer,
// send SIGALRM when timeout
res = setitimer(ITIMER_REAL, &tick, NULL);
if (res) {
printf("Set timer failed!!\n");
}
// Always sleep to catch SIGALRM signal
while(1) {
pause();
}
return 0;
}
void printMsg(int num) {
printf("%s","Hello World!!\n");
}
当setitimer()所执行的timer时间到了，会呼叫SIGALRM signal，所以在第30行用signal()将要执行的function指定给SIGALRM。 在第43行呼叫setitimer()设定timer，但setitimer()第二个参数是sturct，负责设定timeout时间，所以第36行到第 40行设定此struct。itimerval.it_value设定第一次执行function所延迟的秒数， itimerval.it_interval设定以后每几秒执行function，所以若只想延迟一段时间执行function，只要设定 itimerval.it_value即可，若要设定间格一段时间就执行function，则it_value和it_interval都要设定，否则 funtion的第一次无法执行，就别说以后的间隔执行了。 第36行和第39行的tv_sec为sec，第37行和40行为micro sec(0.001 sec)。 第43行的第一个参数ITIMER_REAL，表示以real-time方式减少timer，在timeout时会送出SIGALRM signal。第三个参数会存放旧的timeout值，如果不需要的话，指定NULL即可。 第47 行的pause()，命令系统进入sleep状态，等待任何signal，一定要用while(1)无穷循环执行pause()，如此才能一直接收 SIGALRM signal以间隔执行function，若拿掉while(1)，则function只会执行一次而已。
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linux下还有一种高精度的定时器，那就是posix_timer.我记得以前看代码的时候CLOCK_REALTIME的定时器似乎用的就是rdtsc指令，不过现在不确定了，先放到一边。原理上来说，可以在变频的时候也使用rdtsc指令，因为CPU的频率我们也是知道的，变频的时候内核也是知道的。
下面是我的timer_create的例子，编译的时候要加上rt库，这是linux的realtime库：
gcc -o test test.c
| #include <stdio.h> #define rdtsc(low,high) __asm__ __volatile__("rdtsc" : "=a" (low), "=d" (high)) timer_t tt; void handler (int sig, siginfo_t * extra, void *cruft) int main () sigfillset (&sigset); struct sigaction sa; if (sigaction (SIGRTMIN, &sa, NULL) < 0) struct sigevent timer_event; timer.it_interval.tv_sec = 0; timer_event.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL; if (timer_create (CLOCK_REALTIME, &timer_event, &tt) < 0) if (timer_settime (tt, 0, &timer, NULL) < 0) while (i++ < 10) return 0; |
输出结果：
time:166081, 1934350847, [1934350847] 2163HZ
time:166081, 2120528291, [186177444] 1861HZ
time:166081, 2306679576, [186151285] 1861HZ
time:166081, 2494695630, [188016054] 1880HZ
time:166081, 2680865389, [186169759] 1861HZ
time:166081, 2867018473, [186153084] 1861HZ
time:166081, 3053152230, [186133757] 1861HZ
time:166081, 3239309935, [186157705] 1861HZ
time:166081, 3425467261, [186157326] 1861HZ
time:166081, 3611639266, [186172005] 1861HZ