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前言：
定时器的常见使用方法
1. 使用sleep()和usleep()
2. 使用信号量SIGALRM + alarm()
3. 利用POSIX定时器：time.h
4. 使用RTC hardware device（适合实时性要求高的场合）
5. 使用select()
前言：
定时器Timer应用场景非常广泛，在Linux下，有以下几种方法：
（1）sleep
（2）SIGALRM + alarm()
（3）POSIX time
（4）使用RTC hardware device
（5）select
定时器的常见使用方法
1. 使用sleep()和usleep()
其中sleep精度是1秒，usleep精度是1微妙。
使用这种方法缺点比较明显，在Linux系统中，sleep类函数不能保证精度，尤其在系统负载比较大时，sleep一般都会有超时现象。
while(1)
{
sleep(1);
}
周期性的被调度器唤醒，调度执行。
2. 使用信号量SIGALRM + alarm()
这种方式的精度能达到1秒，其中利用了Linux系统的信号量机制，
首先注册信号量SIGALRM处理函数，调用alarm()，设置定时长度，代码如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 |
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
void timer_handler(int sig)
{
if(SIGALRM == sig)
{
printf("timer\n");
alarm(1); //再次发送alarm， 1表示1s后发送alarm
}
return ;
}
int main()
{
signal(SIGALRM, timer_handler); //relate the signal and function
alarm(1); //trigger the timer_handler, 1表示发送alarm的延时时间
getchar();
return 0;
}
|
alarm方式虽然很好，但是无法首先低于1秒的精度。
3. 利用POSIX定时器：time.h
（1）概述
最强大的定时器接口来自POSIX时钟系列，其创建、初始化以及删除一个定时器的行动被分为三个不同的函数：
- timer_create()：创建定时器
- timer_settime()：初始化定时器
- timer_delete： 销毁定时器
（2）代码示例
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
# 定时回调函数，函数会被定时中断周期的调用
void timer_thread(union sigval v)
{
# v.sival_int从定时器软中断/Signal传递过来的信息
printf("timer_thread function! %d\n", v.sival_int);
}
int main()
{
# 定时器标识
timer_t timerid;
# 定时软中断信息
struct sigevent evp;
//清零初始化
memset(&evp, 0, sizeof(struct sigevent));
# 定时器的创建者传递给定时器的处理者的信息：
evp.sigev_value.sival_int = 111;
# 定时线程被通知的方式，启动一个新的线程来调用callback函数
evp.sigev_notify = SIGEV_THREAD;
# 定时回调函数
evp.sigev_notify_function = timer_thread;
# 创建定时器
// int timer_create(clockid_t clockid, struct sigevent *evp, timer_t *timerid);
// clockid：定时器的类型：
// CLOCK_REALTIME,CLOCK_MONOTONIC，CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID,CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID
// evp--存放环境值的地址,结构成员说明了定时器到期的通知方式和处理方式等
// timerid--用户存放返回的定时器标识符
if (timer_create(CLOCK_REALTIME, &evp, &timerid) == -1)
{
perror("fail to timer_create");
exit(-1);
}
# 设置定时器的参数：
// XXX int timer_settime(timer_t timerid, int flags, const struct itimerspec *new_value,struct itimerspec *old_value);
// timerid--定时器标识
// flags--0表示相对时间，1表示绝对时间
// new_value--定时器的新初始值和间隔，如下面的it
// old_value--取值通常为0，即第四个参数常为NULL,若不为NULL，则返回定时器的前一个值
//第一次间隔it.it_value这么长,以后每次都是it.it_interval这么长,就是说it.it_value变0的时候会装载it.it_interval的值
struct itimerspec it;
it.it_interval.tv_sec = 1;
it.it_interval.tv_nsec = 0;
it.it_value.tv_sec = 1;
it.it_value.tv_nsec = 0;
if (timer_settime(timerid, 0, &it, NULL) == -1)
{
perror("fail to timer_settime");
exit(-1);
}
pause();
return 0;
}
# 获得定时器当期的计数值
/*
* int timer_gettime(timer_t timerid, struct itimerspec *curr_value);
* 获取timerid指定的定时器的值，填入curr_value
*
*/
（3）CLOCK_MONOTONIC与CLOCK_REALTIME的区别：
CLOCK_MONOTONIC：是monotonic time，monotonic time字面意思是单调时间，实际上它指的是系统启动以后流逝的时间，这是由变量jiffies来记录的。系统每次启动时jiffies初始化为0，每来一个timer interrupt，jiffies加1，也就是说它代表系统启动后流逝的tick数。jiffies一定是单调递增的。
CLOCK_REALTIME：是wall time，wall time字面意思是挂钟时间，实际上就是指的是现实的时间，这是由变量xtime来记录的。系统每次启动时将CMOS上的RTC时间读入xtime，这个值是"自1970-01-01起经历的秒数、本秒中经历的纳秒数"，每来一个timer interrupt，也需要去更新xtime。
wall time不一定是单调递增的。因为wall time是指现实中的实际时间，如果系统要与网络中某个节点时间同步、或者由系统管理员觉得这个wall time与现实时间不一致，有可能任意的改变这个wall time。最简单的例子是，我们用户可以去任意修改系统时间，这个被修改的时间应该就是wall time，即xtime，它甚至可以被写入RTC而永久保存。一些应用软件可能就是用到了这个wall time，比如以前用vmware workstation，一启动提示试用期已过，但是只要把系统时间调整一下提前一年，再启动就不会有提示了，这很可能就是因为它启动时用gettimeofday去读wall time，然后判断是否过期，只要将wall time改一下，就可以欺骗过去了。
因此，如果需要严格的不受系统时间影响的定时器，则需要使用CLOCK_MONOTONIC类型。
4. 使用RTC hardware device（适合实时性要求高的场合）
RTC机制利用系统硬件中断提供的Real Time Clock机制，
通过读取RTC硬件/dev/rtc，通过ioctl()设置RTC频率，代码如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 |
#include <stdio.h>
#include <linux/rtc.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
unsigned long i = 0;
unsigned long data = 0;
int retval = 0;
int fd = open ("/dev/rtc", O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(errno);
}
/*Set the freq as 4Hz*/
if(ioctl(fd, RTC_IRQP_SET, 1) < 0)
{
perror("ioctl(RTC_IRQP_SET)");
close(fd);
exit(errno);
}
/* Enable periodic interrupts */
if(ioctl(fd, RTC_PIE_ON, 0) < 0)
{
perror("ioctl(RTC_PIE_ON)");
close(fd);
exit(errno);
}
while(1)
{
# 周期性的被硬件唤醒
# 平时被阻塞在内核设备的同步锁上。
if(read(fd, &data, sizeof(unsigned long)) < 0)
{
# 出错处理
perror("read");
close(fd);
exit(errno);
}
printf("timer\n");
}
/* Disable periodic interrupts */
ioctl(fd, RTC_PIE_OFF, 0);
close(fd);
return 0;
}
|
优点：这种方式比较方便，利用了系统硬件提供的RTC，精度可调，而且非常高。
缺点：
（1）需要在内核空间写内核驱动程序，并虚拟出一个硬件设备。
（2）用户空间程序通过read(fd, &data, sizeof(unsigned long)阻塞在该设备上。
（3）内核中断服务程序周期性唤醒阻塞read上上的用户空间程序。
由于该应用程序是有内核中断服务程序唤醒的，因此实时性比较高。
5. 使用select()
这种方法比较冷门，通过使用select()，来设置定时器；
原理利用select()方法的第5个参数，第一个参数设置为0，三个文件描述符集都设置为NULL，第5个参数为时间结构体，代码如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 |
#include <sys/time.h>
#include <sys/select.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
/*seconds: the seconds; mseconds: the micro seconds*/
void setTimer(int seconds, int mseconds)
{
struct timeval temp;
temp.tv_sec = seconds;
temp.tv_usec = mseconds;
# select被一直阻塞，直到超时后返回，起到了定时的作用。 select(0, NULL, NULL, NULL, &temp);
printf("timer\n");
return ;
}
int main()
{
int i;
for(i = 0 ; i < 100; i++)
setTimer(1, 0);
return 0;
}
|
这种方法精度能够达到微妙级别，网上有很多基于select()的多线程定时器，说明select()稳定性还是非常好。
总结：如果对系统要求比较低，可以考虑使用简单的sleep()，毕竟一行代码就能解决；
如果系统对精度要求比较高，则可以考虑RTC机制和select()机制。
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