关于Linux的应用层定时器_linux 应用层定时器

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;

sec = 5;
printf("process id is %d ", 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);
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(;😉;
}

　　该例子的执行结果如下：

localhost:~$ ./timer_test
process id is 579
Catch a signal – SIGVTALRM
Catch a signal – SIGALRM
Catch a signal – SIGVTALRM
Catch a signal – SIGVTALRM
Catch a signal – SIGALRM
Catch a signal –GVTALRM

　　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(Red hat 7.2中，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。


**3、用 sleep 以及 usleep 实现定时执行任务**

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

static char msg[] = “I received a msg.\n”;
int len;

void show_msg(int signo)
{
write(STDERR_FILENO, msg, len);
}

int main()
{
struct sigaction act;
union sigval tsval;
act.sa_handler = show_msg;
act.sa_flags = 0;
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaction(50, &act, NULL);
len = strlen(msg);
while ( 1 )
{
sleep(2); /*睡眠2秒*/
/*向主进程发送信号，实际上是自己给自己发信号*/
sigqueue(getpid(), 50, tsval);
}
return 0;
}

　　看到了吧，这个要比上面的简单多了，而且你用秒表测一下，时间很准，指定2秒到了就给你输出一个字符串。所以，如果你只做一般的定时，到了时间去执行一个任务，这种方法是最简单的。


**4、通过自己计算时间差的方法来定时**

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

static char msg[] = “I received a msg.\n”;
int len;
static time_t lasttime;

void show_msg(int signo)
{
write(STDERR_FILENO, msg, len);
}

int main()
{
struct sigaction act;
union sigval tsval;
act.sa_handler = show_msg;
act.sa_flags = 0;
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaction(50, &act, NULL);
len = strlen(msg);
time(&lasttime);
while ( 1 )
{
time_t nowtime;
/*获取当前时间*/
time(&nowtime);
/*和上一次的时间做比较，如果大于等于2秒，则立刻发送信号*/
if (nowtime - lasttime >= 2)
{
/*向主进程发送信号，实际上是自己给自己发信号*/
sigqueue(getpid(), 50, tsval);
lasttime = nowtime;
}
}
return 0;
}

　　这个和上面不同之处在于，是自己手工计算时间差的，如果你想更精确的计算时间差，你可以把 time 函数换成 gettimeofday，这个可以精确到微妙。


**5、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fd
FD_ISSET(int fd, fd_set *set); // 测试fd是否设置
FD_SET(int fd, fd_set *set);   //设置fd
FD_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 msSleep(long ms)
{
struct timeval tv;
tv.tv_sec = 0;
tv.tv_usec = ms;

return select(0, NULL, NULL, NULL, &tv);

}

　　怎么样，是不是很简单？ setitimer 和 select 都能实现进程的精确休眠，这里给出了一个简单的基于 select 的实现。我不推荐使用 setitimer，因为 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），而且 setitimer 实现起来没有 select 简单。


**6、高精度硬件中断定时器 hrtimer**


　　需要在 kernel 中打开 “high resolution Timer support”，驱动程序中 hrtimer 的初始化如下：

hrtimer_init(&m_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
m_timer.function = vibrator_timer_func;
hrtimer_start(&m_timer, ktime_set(0, 62500), HRTIMER_MODE_REL_PINNED);

定时函数 vibrator\_timer\_func 如下：

static enum hrtimer_restart vibrator_timer_func(struct hrtimer *timer)
{
gpio_set_value(gpio_test, 1);
gpio_set_value(gpio_test, 0);
hrtimer_forward_now(&m_timer,ktime_set(0, 62500));
return HRTIMER_RESTART;
}

　　其中 gpio\_test 为输出引脚，为了方便输出查看。但是用示波器查看引脚波形时，发现虽然设定的周期为62.5us，但是输出总是为72us左右，而且偶尔会有两个波形靠的很近（也就是说周期突然变为10us以下）。我将周期设到40us的话，就会出现72us和10us经常交替出现，无法实现精确的40us的波形，如果设置到100us时，则波形就是100us了，而且貌似没有看到有10us以下的周期出现。


**7、高精度定时器 posix\_timer**


　　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)

　　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.

struct sigevent
{
int sigev_notify; //notification type
int sigev_signo; //signal number
union sigval sigev_value; //signal value
void (*sigev_notify_function)(union sigval);
pthread_attr_t *sigev_notify_attributes;
}
union sigval
{
int sival_int; //integer value
void *sival_ptr; //pointer value
}

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);

struct itimespec{
struct timespec it_interval;
struct timespec it_value;
};

　　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：

struct timespec{
time_t tv_sec;
long tv_nsec;
};

　　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：

void handle()
{
time_t t;
char p[32];
time(&t);
strftime(p, sizeof§, “%T”, localtime(&t));
printf(“time is %s\n”, p);
}

int main()
{
struct sigevent evp;
struct itimerspec ts;
timer_t timer;
int ret;