Chinaunix首页 | 论坛 | 博客
  • 博客访问: 513021
  • 博文数量: 168
  • 博客积分: 62
  • 博客等级: 民兵
  • 技术积分: 442
  • 用 户 组: 普通用户
  • 注册时间: 2011-04-30 11:45
文章分类

全部博文(168)

文章存档

2016年(2)

2015年(19)

2014年(98)

2013年(22)

2012年(6)

2011年(21)

分类: LINUX

2013-12-02 12:25:44

欢迎转载,转载请注明出处:http://forever.blog.chinaunix.net

一、编写linux下应用程序的时候,有时候会用到高精度相对时间的概念,比如间隔100ms。那么应该使用哪个时间函数更准确呢?
    1、time
        该函数返回的是自1970年以来的秒数,显然精度不够,不能使用
    2、gettimeofday
        该函数返回的是自1970年以来的秒数和微秒数,精度显然是够了。我想有很多程序员也是用的这个函数来计算相对时间的,如果说系统时间因为ntp等原因发生时间跳变,么用这个函数来计算相对时间是不是就会出问题了。所以说这个函数也不能使用
    3、clock_gettime
        该函数提供了4种类型CLOCK_REALTIME、CLOCK_MONOTONIC、CLOCK_PROCESS_CPUTIMEID、CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID。从字面意思可以判断出来,CLOCK_MONOTONIC提供了单调递增的时间戳,该函数返回值为自系统启动后秒数和纳秒数,但是该函数没有考虑ntp的情况,所以并不是绝对意义上的单调递增(见二)。
CLOCK_REALTIME is affected by settime()/settimeofday() calls and can also be frequency corrected by NTP via adjtimex().
CLOCK_MONOTONIC is not affected by settime()/settimeofday(), but is frequency adjusted by NTP via adjtimex().
With Linux,NTP normally uses settimeofday() for large corrections (over half a second). The adjtimex() inteface allows for small clock frequency changes (slewing). This can be done in a few different ways, see the man page for adjtimex.

CLOCK_MONOTONIC_RAW that will not be modified at all, and will have a linear correlation with the hardware counters.
    4、syscall(SYS_clock_gettime, CLOCK_MONOTONIC_RAW, &monotonic_time)
        该函数提供了真正意义上的单调递增时间(见三)


二、glibc 中clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)的原理
    查看glibc的代码可以看到这个数值是由内核计算的。

    __vdso_clock_gettime-------->do_monotonic
    这个函数的实现如下:
    

点击(此处)折叠或打开

  1. notrace static noinline int do_monotonic(struct timespec *ts)
  2. {
  3.         unsigned long seq, ns, secs;
  4.         do {
  5.                 seq = read_seqbegin(&gtod->lock);
  6.                 secs = gtod->wall_time_sec;
  7.                 ns = gtod->wall_time_nsec + vgetns();
  8.                 secs += gtod->wall_to_monotonic.tv_sec;
  9.                 ns += gtod->wall_to_monotonic.tv_nsec;
  10.         } while (unlikely(read_seqretry(&gtod->lock, seq)));

  11.         /* wall_time_nsec, vgetns(), and wall_to_monotonic.tv_nsec
  12.          * are all guaranteed to be nonnegative.
  13.          */
  14.         while (ns >= NSEC_PER_SEC) {
  15.                 ns -= NSEC_PER_SEC;
  16.                 ++secs;
  17.         }
  18.         ts->tv_sec = secs;
  19.         ts->tv_nsec = ns;

  20.         return 0;
  21. }
这个代码读取墙上时间,然后加上相对于单调时间的便宜,从而得到单调时间,但是这里并没有考虑ntp通过adjtimex()调整小的时间偏差的情况,所以这个仍然不是绝对的单调递增
三、内核clock_gettime系统调用
    在kernel/posix-timers.c中内核实现了clock_gettime的系统调用,包括CLOCK_REALTIME、CLOCK_MONOTONIC、CLOCK_MONOTONIC_RAW、CLOCK_REALTIME_COARSE、CLOCK_MONOTONIC_COARSE、CLOCK_BOOTTIME等类型,这里我们看一下CLOCK_MONOTONIC_RAW的实现
    

点击(此处)折叠或打开

  1. struct k_clock clock_monotonic_raw = {
  2.                 .clock_getres = hrtimer_get_res,
  3.                 .clock_get = posix_get_monotonic_raw,
  4.         };


  5. posix_timers_register_clock(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &clock_monotonic_raw);



  6. /*
  7.  * Get monotonic-raw time for posix timers
  8.  */
  9. static int posix_get_monotonic_raw(clockid_t which_clock, struct timespec *tp)
  10. {
  11.         getrawmonotonic(tp);
  12.         return 0;
  13. }


  14. /**
  15.  * getrawmonotonic - Returns the raw monotonic time in a timespec
  16.  * @ts: pointer to the timespec to be set
  17.  *
  18.  * Returns the raw monotonic time (completely un-modified by ntp)
  19.  */
  20. void getrawmonotonic(struct timespec *ts)
  21. {
  22.         unsigned long seq;
  23.         s64 nsecs;

  24.         do {
  25.                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
  26.                 nsecs = timekeeping_get_ns_raw();
  27.                 *ts = raw_time;

  28.         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));

  29.         timespec_add_ns(ts, nsecs);
  30. }
  31. EXPORT_SYMBOL(getrawmonotonic);


  32. static inline s64 timekeeping_get_ns_raw(void)
  33. {
  34.         cycle_t cycle_now, cycle_delta;
  35.         struct clocksource *clock;

  36.         /* read clocksource: */
  37.         clock = timekeeper.clock;
  38.         cycle_now = clock->read(clock);

  39.         /* calculate the delta since the last update_wall_time: */
  40.         cycle_delta = (cycle_now - clock->cycle_last) & clock->mask;

  41.         /* return delta convert to nanoseconds using ntp adjusted mult. */
  42.         return clocksource_cyc2ns(cycle_delta, clock->mult, clock->shift);
  43. }

四、关于wall time和monotonic time
    
wall time:xtime,取决于用于对xtime计时的clocksource,它的精度甚至可以达到纳秒级别,内核大部分时间都是使用xtime来获得当前时间信息,xtime记录的是自1970年当前时刻所经历的纳秒数。

    monotonic time: 该时间自系统开机后就一直单调地增加(ntp adjtimex会影响其单调性),它不像xtime可以因用户的调整时间而产生跳变,不过该时间不计算系统休眠的时间,也就是说,系统休眠时(total_sleep_time),monotoic时间不会递增。

    raw monotonic time: 该时间与monotonic时间类似,也是单调递增的时间,唯一的不同是,raw monotonic time不会受到NTP时间调整的影响,它代表着系统独立时钟硬件对时间的统计。
    boot time:  与monotonic时间相同,不过会累加上系统休眠的时间(total_sleep_time),它代表着系统上电后的总时间。
五、总结
    在linux下获取高精度单调递增的时间,只能使用syscall(SYS_clock_gettime, CLOCK_MONOTONIC_RAW, &monotonic_time)获取!

阅读(1031) | 评论(0) | 转发(0) |
给主人留下些什么吧!~~