Linux 用户下定时器的实现

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

              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     // for printf()

#include    // for pause()

#include    // for signal()

#include    // for memset()

#include  // 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 

              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     // for printf()

#include    // for pause()

#include    // for signal()

#include    // for memset()

#include  // 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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  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，这是的realtime库：

    gcc -o test test.c

 #include
#include
#include
#include
#include

#define rdtsc(low,high) __asm__ __volatile__("rdtsc" : "=a" (low), "=d" (high))

timer_t tt;

void handler (int sig, siginfo_t * extra, void *cruft)
{
  static last_i=0;
  unsigned int i, j;
  rdtsc(i,j);
  printf ("time:%u, %u, [%u] %uHZ ", j, i, i-last_i, (i-last_i)*10/1000000);
  last_i = i;
}

int main ()
{
  int i=0;
  sigset_t sigset;

  sigfillset (&sigset);
  sigdelset (&sigset, SIGRTMIN);
  sigprocmask (SIG_SETMASK, &sigset, NULL);

  struct sigaction sa;
  sigfillset (&sa.sa_mask);
  sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
  sa.sa_sigaction = handler;

  if (sigaction (SIGRTMIN, &sa, NULL) < 0)
  {
    perror ("sigaction failed ");
    exit (-1);
  }

  struct sigevent timer_event;
  struct itimerspec timer;

  timer.it_interval.tv_sec = 0;
  timer.it_interval.tv_nsec = 100 * 1000 * 1000;
  timer.it_value = timer.it_interval;

  timer_event.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;
  timer_event.sigev_signo = SIGRTMIN;
  timer_event.sigev_value.sival_ptr = (void *) &tt;

  if (timer_create (CLOCK_REALTIME, &timer_event, &tt) < 0)
  {
    perror ("timer_create failed");
    exit (-1);
  }

  if (timer_settime (tt, 0, &timer, NULL) < 0)
  {
    perror ("timer_settime failed");
    exit (-1);
  }

  while (i++ < 10)
  {
    pause ();
  }

  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