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Linux下的精确定时与休眠

时间:2015-07-31 23:50来源:电脑教程学习网 www.etwiki.cn 编辑:admin

Linux中提供的休眠函数是sleep(),但是仅仅提供以秒为单位的休眠,这种休眠对有些进程显然太长了,那么怎样才能使进程以更小的时间分辨率休眠呢?

我知道的方法有2种,下面就做分别介绍。

第一种方法是使用定时器,Linux提供的定时器函数是:

int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue);which指定那种定时器。Linux提供3种定时器:

TIMER_REAL: 准确定时器,超时会发出SIGALRM信号;
TIMER_VIRTUAL: 虚拟定时器,只记进程时间,所以会根据进程执行时间而变化,不能实现准确定时,超时发出SIGVTALRM信号;
TIMER_PROF: 梗概计时器,它会根据进程时间和系统时间而变化,不能实现准确定时,超时发出SIGPROF信号;

在进程中应该捕捉所设定时器会发出的信号,因为进程收到定时器超时发出的信号后,默认动作是终止。

value是设置定时器时间,相关结构如下:


struct itimerval { struct timeval it_interval; struct timeval it_value;};struct timeval { long tv_sec; long tv_usec;};it_interval 指定间隔时间,it_value指定初始定时时间。如果只指定it_value,就是实现一次定时;如果同时指定it_interval,则超时后,系统会重新初始化it_value为it_interval,实现重复定时;两者都清零,则会清除定时器。

tv_sec提供秒级精度,tv_usec提供微秒级精度,以值大的为先,注意1s = 1000000us。

ovalue用来保存先前的值,常设为NULL。

如果是以setitimer()提供的定时器来休眠,只需用pause()阻塞等待定时器信号就可以了。第二种方法是使用select()来提供精确定时和休眠:


int select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);n指监视的文件描述符范围,通常设为所要select()的fd+1,readfds,writefds和exceptfds分别是读,写和异常文件描述符集,timeout为超时时间。

可能用到的关于文件描述符集操作的宏有:


FD_CLR(int fd, fd_set *set); 清除fdFD_ISSET(int fd, fd_set *set); 测试fd是否设置FD_SET(int fd, fd_set *set); 设置fdFD_ZERO(fd_set *set); 清空描述符集我们此时用不到这些宏,因为我们并不关心文件描述符的状态,我们关心的是select()超时。所以我们需要把readfds,writefds和exceptfds都设为NULL,只指定timeout时间就行了。至于n我们可以不关心,所以你可以把它设为任何非负值。实现代码如下:


int usSleep(long us) { struct timeval tv; tv.tv_sec = 0; tv.tv_usec = us; return select(0, NULL, NULL, NULL, &tv);}呵呵,怎么样,是不是很简单?

结语:
setitimer() 和select()都能实现进程的精确休眠,本文分别对他们进行了简单介绍,并给出了一个简单的基于select()的实现。我不推荐使用 setitimer,因为一者Linux系统提供的timer有限(每个进程至多能设3个不同类型的timer),再者setitimer()实现起来没有select()简单。

编辑于2008年9月12日
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非常感谢33和ffff的反馈,ms与us的错误已经更正。由于小弟学艺不精,给大家造成的误解多原谅,另外也欢迎提出你的见解,我们一起交流进步。我已经把标题改了,原来的标题已经不适合现在的内容,因为我想把其他sleep函数也添加进来。首先,就如ffff提出的那样,用usleep()可以实现进程的秒以下休眠。


int usleep(unsigned long usec);同sleep()一样,它在进程收到任何信号时都会返回。不过Linux手册上说,它并不会像sleep()一样会返回没休眠的秒数,而是返回-1,并把errno设为EINTR。 uClibc的实现如下:


int usleep (__useconds_t usec){ const struct timespec ts = { .tv_sec = (long int) (usec / 1000000), .tv_nsec = (long int) (usec % 1000000) * 1000ul }; return(nanosleep(&ts, NULL));}可见usleep()内部是由nanosleep()函数实现的,接下来我们会讨论nanosleep()函数。我还见过如下用select()实现的,也支持了我前面所说的方法。


int usleep( unsigned long usec ){ static struct { /* `timeval' */ long tv_sec; /* seconds */ long tv_usec; /* microsecs */ } delay; /* _select() timeout */ delay.tv_sec = usec / 1000000L; delay.tv_usec = usec % 1000000L; return select(0, (long *)0, (long *)0, (long *)0, &delay);}接下来我们再来看看nanosleep()。nanosleep()可以实现纳秒(1/1000 000 000)级的休眠,所以它比usleep()更精确。但是你的CPU至少要1GHz以上才能支持这么高的分辨率。nanosleep()的原型如下:


int nanosleep(const struct timespec *rqtp, struct timespec *rmtp);第一个参数指定要休眠的时间,第二个参数返回被信号中断时还没有休眠够的时间,timespec结构如下:


struct timespec { time_t tv_sec; /* seconds */ long tv_nsec; /* nanoseconds */};tv_sev 用于指定秒数,tv_nsec用于指定纳秒数(0-999 999 999),注意不像前面所说的其它函数,nanosleep()对timespec结构的2个成员都要使用,所以你不能为tv_nsec指定大于999 999 999的数值,大于此数的应该送给tv_sec。所有的sleep函数遇信号都会返回,sleep()和alarm()遇信号返回剩余的时间,而usleep(),nanosleep()和 select()遇信号都会返回-1。

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标签(Tag):Linux Android Ubuntu Unix 操作系统 fedora debian
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