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分类: LINUX

2015-05-18 16:06:50

系统中的一个模块需要频繁的获取系统时间,使用linux中内置的函数开销过大,因为需要的精度不是很高(毫秒级),索性用signal函数配合setitimer实现了个简易的全局时钟。

但是后来发现,SIGALRM的中断信号回终止sleep,因为sleep就是用SIGALRM信号量实现的,得另想方案。

这个替代方案就是POSIX中内置的定时器:timer_create()(创建)、timer_settime()(初始化)以及 timer_delete(销毁),将自己的时间信号处理函数用timer_create注册为SIGUSR2,这样就不会中断sleep了。

以下内容转载自smart的BLOG,很详细。

POSIX定时器:timer_settime()

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)以及timer_delete(销毁它)。
创建一个定时器

int timer_create(clockid_t clock_id, struct sigevent *evp, timer_t *timerid)

  1. struct itimespec{  
  2.     struct timespec it_interval;   
  3.     struct timespec it_value;   
  4. };   

进程可以通过调用timer_create()创建特定的定时器,定时器是每个进程自己的,不是在fork时继承的。clock_id说明定时器是基于哪 个时钟的,*timerid装载的是被创建的定时器的ID。该函数创建了定时器,并将他的ID 放入timerid指向的位置中。参数evp指定了定时器到期要产生的异步通知。如果evp为NULL,那么定时器到期会产生默认的信号,对 CLOCK_REALTIMER来说,默认信号就是SIGALRM。如果要产生除默认信号之外的其它信号,程序必须将 evp->sigev_signo设置为期望的信号码。struct sigevent 结构中的成员evp->sigev_notify说明了定时器到期时应该采取的行动。通常,这个成员的值为SIGEV_SIGNAL,这个值说明在 定时器到期时,会产生一个信号。程序可以将成员evp->sigev_notify设为SIGEV_NONE来防止定时器到期时产生信号。
如果几个定时器产生了同一个信号,处理程序可以用 evp->sigev_value来区分是哪个定时器产生了信号。要实现这种功能,程序必须在为信号安装处理程序时,使用struct sigaction的成员sa_flags中的标志符SA_SIGINFO。
clock_id取值为以下:

CLOCK_REALTIME :Systemwide realtime clock.
CLOCK_MONOTONIC:Represents monotonic time. Cannot be set.
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID :High resolution per-process timer.
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID :Thread-specific timer.
CLOCK_REALTIME_HR :High resolution version of CLOCK_REALTIME.
CLOCK_MONOTONIC_HR :High resolution version of CLOCK_MONOTONIC.


  1. struct sigevent  
  2.   
  3. {  
  4.     int sigev_notify; //notification type  
  5.     int sigev_signo; //signal number  
  6.     union sigval   sigev_value; //signal valu  
  7.     void (*sigev_notify_function)(union sigval)  
  8.     pthread_attr_t *sigev_notify_attributes  
  9. }  
  10.   
  11. union sigval  
  12.   
  13. {  
  14.   
  15.     int sival_int; //integer valu  
  16.     void *sival_ptr; //pointer value  
  17.   
  18. }  

通过将evp->sigev_notify设定为如下值来定制定时器到期后的行为:
SIGEV_NONE:什么都不做,只提供通过timer_gettime和timer_getoverrun查询超时信息。
SIGEV_SIGNAL: 当定时器到期,内核会将sigev_signo所指定的信号传送给进程。在信号处理程序中,si_value会被设定会sigev_value。
SIGEV_THREAD: 当定时器到期,内核会(在此进程内)以sigev_notification_attributes为线程属性创建一个线程,并且让它执行sigev_notify_function,传入sigev_value作为为一个参数。
启动一个定时器

timer_create()所创建的定时器并未启动要将它关联到一个到期时间以及启动时钟周期,可以使用timer_settime()

int timer_settime(timer_t timerid, int flags, const struct itimerspec *value, struct itimerspect *ovalue);


如同settimer(),it_value用于指定当前的定时器到期时间。当定时器到期,it_value的值会被更新成it_interval 的值。如果it_interval的值为0,则定时器不是一个时间间隔定时器,一旦it_value到期就会回到未启动状态。timespec的结构提供 了纳秒级分辨率:

  1. struct timespec{  
  2.   
  3.     time_t tv_sec;  
  4.   
  5.     long tv_nsec;   
  6.   
  7. };  
如果flags的值为TIMER_ABSTIME,则value所指定的时间值会被解读成绝对值(此值的默认的解读方式为相对于当前的时间)。这个经修改的行为可避免取得当前时间、计算“该时间”与“所期望的未来时间”的相对差额以及启动定时器期间造成竞争条件。
如果ovalue的值不是NULL,则之前的定时器到期时间会被存入其所提供的itimerspec。如果定时器之前处在未启动状态,则此结构的成员全都会被设定成0。

获得一个活动定时器的剩余时间:

int timer_gettime(timer_t timerid,struct itimerspec *value);

取得一个定时器的超限运行次数:

有可能一个定时器到期了,而同一定时器上一次到期时产生的信号还处于挂起状态。在这种情况下,其中的一个信号可能会丢失。这就是定时器超限。程序可 以通过调用timer_getoverrun来确定一个特定的定时器出现这种超限的次数。定时器超限只能发生在同一个定时器产生的信号上。由多个定时器, 甚至是那些使用相同的时钟和信号的定时器,所产生的信号都会排队而不会丢失。

int timer_getoverrun(timer_t timerid);

执行成功时,timer_getoverrun()会返回定时器初次到期与通知进程(例如通过信号)定时器已到期之间额外发生的定时器到期次数。举例来 说,在我们之前的例子中,一个1ms的定时器运行了10ms,则此调用会返回9。如果超限运行的次数等于或大于DELAYTIMER_MAX,则此调用会 返回DELAYTIMER_MAX。

执行失败时,此函数会返回-1并将errno设定会EINVAL,这个唯一的错误情况代表timerid指定了无效的定时器。

删除一个定时器:

int timer_delete (timer_t timerid);

一次成功的timer_delete()调用会销毁关联到timerid的定时器并且返回0。执行失败时,此调用会返回-1并将errno设定会 EINVAL,这个唯一的错误情况代表timerid不是一个有效的定时器。

例1:
  1. void handle()  
  2. {  
  3.     time_t t;  
  4.     char p[32];  
  5.   
  6.     time(&t);  
  7.     strftime(p, sizeof(p), "%T", localtime(&t));  
  8.   
  9.     printf("time is %s\n", p);  
  10. }  
  11.   
  12.   
  13.   
  14. int main()  
  15. {  
  16.     struct sigevent evp;  
  17.     struct itimerspec ts;  
  18.     timer_t timer;  
  19.     int ret;  
  20.   
  21.     evp.sigev_value.sival_ptr = &timer;  
  22.     evp.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;  
  23.     evp.sigev_signo = SIGUSR1;  
  24.     signal(SIGUSR1, handle);  
  25.   
  26.     ret = timer_create(CLOCK_REALTIME, &evp, &timer);  
  27.     if( ret )  
  28.         perror("timer_create");  
  29.   
  30.     ts.it_interval.tv_sec = 1;  
  31.     ts.it_interval.tv_nsec = 0;  
  32.     ts.it_value.tv_sec = 3;  
  33.     ts.it_value.tv_nsec = 0;  
  34.   
  35.     ret = timer_settime(timer, 0, &ts, NULL);  
  36.     if( ret )  
  37.     perror("timer_settime");  
  38.   
  39.     while(1);  
  40. }  

例2:
  1. void handle(union sigval v)  
  2. {  
  3.     time_t t;  
  4.     char p[32];  
  5.   
  6.     time(&t);  
  7.     strftime(p, sizeof(p), "%T", localtime(&t));  
  8.   
  9.     printf("%s thread %lu, val = %d, signal captured.\n", p, pthread_self(), v.sival_int);  
  10.     return;  
  11. }  
  12.   
  13.   
  14.   
  15. int main()  
  16. {  
  17.     struct sigevent evp;  
  18.     struct itimerspec ts;  
  19.     timer_t timer;  
  20.     int ret;  
  21.   
  22.     memset (&evp, 0, sizeof (evp));  
  23.     evp.sigev_value.sival_ptr = &timer;  
  24.     evp.sigev_notify = SIGEV_THREAD;  
  25.     evp.sigev_notify_function = handle;  
  26.     evp.sigev_value.sival_int = 3; //作为handle()的参数  
  27.   
  28.     ret = timer_create(CLOCK_REALTIME, &evp, &timer);  
  29.     if( ret)  
  30.         perror("timer_create");  
  31.   
  32.     ts.it_interval.tv_sec = 1;  
  33.     ts.it_interval.tv_nsec = 0;  
  34.     ts.it_value.tv_sec = 3;  
  35.     ts.it_value.tv_nsec = 0;  
  36.   
  37.     ret = timer_settime(timer, TIMER_ABSTIME, &ts, NULL);  
  38.     if( ret )  
  39.         perror("timer_settime");  
  40.   
  41.     while(1);  


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