Linux的定時器

在服務端程序設計中，與時間有關的常見任務有：

1. 獲取當前時間，計算時間間隔；
2. 定時操作，比如在預定的時間執行一項任務，或者在一段延時之后執行一項任務。

Linux 時間函數

Linux 的計時函數，用於獲得當前時間：

• time(2) / time_t （秒）
• ftime(3) / struct timeb （毫秒）
• gettimeofday(2) / struct timeval （微秒）
• clock_gettime(2) / struct timespec （納秒）
• gmtime / localtime / timegm / mktime / strftime / struct tm （這些與當前時間無關）

定時函數，用於讓程序等待一段時間或安排計划任務：

• sleep
• alarm
• getitimer / setitimer
• timer_create / timer_settime / timer_gettime / timer_delete
• timerfd_create / timerfd_gettime / timerfd_settime
• 條件變量pthread_cond_timedwait實現
• IO多路復用select, epoll實現

一般情況下

獲取當前時間常用

gettimerofday，因為它的精度是1us，並且在x86平台上它是用戶態實現的，沒有系統調用和上下文切換的開銷。

定時函數中：

1. sleep / alarm / usleep 在實現時有可能用了信號 SIGALRM，在多線程程序中處理信號是個相當麻煩的事情，應當盡量避免。（近期我會寫一篇博客仔細講講“多線程、RAII、fork() 與信號”）
2. nanosleep 和 clock_nanosleep 是線程安全的，但是在非阻塞網絡編程中，絕對不能用讓線程掛起的方式來等待一段時間，程序會失去響應。正確的做法是注冊一個時間回調函數。
3. getitimer 和 timer_create 也是用信號來 deliver 超時，在多線程程序中也會有麻煩。timer_create 可以指定信號的接收方是進程還是線程，算是一個進步，不過在信號處理函數(signal handler)能做的事情實在很受限。
4. timerfd_create 把時間變成了一個文件描述符，該“文件”在定時器超時的那一刻變得可讀，這樣就能很方便地融入到 select/poll 框架中，用統一的方式來處理 IO 事件和超時事件。l
5. 利用select, epoll的timeout實現定時功能，它們的缺點是定時精度只有毫秒，遠低於 timerfd_settime 的定時精度。

 

 實現

 下面是用timer_create實現的一個定時器：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

void sig_handler(int signo)
{
    switch(signo) {
    case SIGUSR1:
        printf("receive sigusr1! \n");
        break;
    case SIGALRM:
        printf("receive sigarlm!\n");
        break;
    }
}

int main()
{
    /** 
     struct sigaction
     { 
     void (*sa_handler)(int);信號響應函數地址
     void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);   但sa_flags為SA——SIGINFO時才使用
     sigset_t sa_mask;         說明一個信號集在調用捕捉函數之前，會加入進程的屏蔽中，當捕捉函數返回時，還原
     int sa_flags;
     void (*sa_restorer)(void);未用
     }; 
    */
    timer_t timer1, timer2;
    struct sigevent evp1, evp2;
    struct sigaction act;

    //for timer1
    memset(&act, 0, sizeof(act));
    act.sa_handler = sig_handler;
    act.sa_flags = 0;

    sigemptyset(&act.sa_mask);

    if (sigaction(SIGUSR1, &act, NULL) == -1) {
        perror("fail to sigaction");
        exit(-1);
    }

    //for timer2 
    memset(&act, 0, sizeof(act));
    act.sa_handler = sig_handler;
    act.sa_flags = 0;

    sigemptyset(&act.sa_mask);

    if (sigaction(SIGALRM, &act, NULL) == -1) {
        perror("fail to sigaction");
        exit(-1);
    }
    //for timer1
    memset(&evp1, 0, sizeof(struct sigevent));
    evp1.sigev_signo = SIGUSR1;
    evp1.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;
    if (timer_create(CLOCK_REALTIME, &evp1, &timer1) == -1) {
        perror("fail to timer_create");
        exit(-1);
    }

    struct itimerspec it;
    it.it_interval.tv_sec = 2;
    it.it_interval.tv_nsec = 0;
    it.it_value.tv_sec = 1;
    it.it_value.tv_nsec = 0;
    if (timer_settime(timer1, 0, &it, 0) == -1) {
        perror("fail to timer_settime");
        exit(-1);
    }

    //for timer2
    memset(&evp2, 0, sizeof(struct sigevent));
    evp2.sigev_signo = SIGALRM;
    evp2.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;
    if (timer_create(CLOCK_REALTIME, &evp2, &timer2) == -1) {
        perror("fail to timer_create");
        exit(-1);
    }
    it.it_interval.tv_sec = 4;
    it.it_interval.tv_nsec = 0;
    it.it_value.tv_sec = 2;
    it.it_value.tv_nsec = 0;
    if (timer_settime(timer2, 0, &it, 0) == -1) {
         perror("fail to timer_settime");
         exit(-1);
    }

    for(;;);

    return 0;
}

　　以及一個用setitimer實現的定時器

setitimer中的第一個參數有三類：

 這里說得很清楚。

ITIMER_REAL    decrements in real time, and delivers SIGALRM upon expiration.

ITIMER_VIRTUAL decrements only when the process is executing, and delivers SIGVTALRM upon expiration.

ITIMER_PROF    decrements both when the process executes and when the system is executing on behalf of the process.  Coupled with ITIMER_VIRTUAL, this timer is usually used to profile the time spent by the application in user and kernel space.  SIGPROF is delivered upon expiration.

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/time.h>

void timer_handler (int signum)
{
    switch(signum) {
    case SIGALRM:
        printf("sigarlm !\n");
        break;
    case SIGVTALRM:
        printf("sigvtalrm !\n");
        break;
    }
}

int main ()
{
    struct sigaction sa;
    struct itimerval timer;
    memset (&sa, 0, sizeof (sa));
    sa.sa_handler = &timer_handler;
    sigaction (SIGVTALRM, &sa, NULL);

    sa.sa_handler = &timer_handler;
    sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);

    timer.it_value.tv_sec = 0;
    timer.it_value.tv_usec = 250000;
   timer.it_interval.tv_sec = 0;
    timer.it_interval.tv_usec = 250000;

    setitimer (ITIMER_REAL, &timer, NULL);

    timer.it_value.tv_sec = 1;
    timer.it_value.tv_usec = 0;

    timer.it_interval.tv_sec = 1;
    timer.it_interval.tv_usec = 0;
    setitimer (ITIMER_VIRTUAL, &timer, NULL);

    while (1);
}

　　

參考：http://www.cnblogs.com/Solstice/archive/2011/02/06/1949555.html