Understanding Unix/Linux Programming-时钟编程：Alarms

原创于 2016-08-26 18:14:00 发布 · 1.1k 阅读

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本文详细解析了Unix系统中sleep与alarm的工作原理及其内部机制，包括如何利用SIGALRM信号实现进程挂起，并介绍了计时器的不同类型及其应用场景。

sleep：添加时延
- sleep(n)将当前的进程挂起n秒或者在此期间被一个不能忽略的信号的到达所唤醒
sleep是如何工作的
- 系统中的每个进程都有一个私有的闹钟（alarm clock）。这个闹钟很像一个计时器，可以设置在一定秒数后闹铃。时间一到，时钟就发送一个信号SIGALRM到进程。除非SIGALRM设置了处理函数，否则信号将杀死这个进程。sleep函数由以下三个步骤组成：
  1. 为SIGALRM设置一个处理函数
  2. 调用alarm（num_seconds）
  3. 调用pause。
- 系统调用pause挂起进程直到信号到达。任何信号都可以唤醒进程，而非仅仅等待SIGALRM。将以上想法总结为以下代码：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <signal.h>
 4 
 5 void wakeup(int signum);
 6 
 7 int main()
 8 {
 9     printf("About to sleep for 4 seconds.\n" );
10     signal(SIGALRM , wakeup );
11     alarm(4);
12     pause();
13     printf("Morning so soon ? \n" );
14 }
15 
16 void wakeup(int signum)
17 {
18     printf("Alarm received from kernel.\n");
19 }

sleep的细节：
- 返回值：
  - -1：出错
  - old ：计时器剩余的时间
- alarm设置本进程的计时器到seconds秒后激发信号SIGALRM。当设定的时间过去之后，内核发送SIGALRM到这个进程。如果计时器已经被设置，alarm返回剩余的秒数。调用alarm(0)意味着关闭闹钟，这一点值得注意。
pause细节：
- pause挂起一个进程直到一个信号到达。如果调用进程被这个信号终止，pause没有返回。如果调用进程用一个处理函数捕获，则在控制从处理函数处返回后pause返回。这种情况下，errno被设置为EINTR。
计时器的另一个用途：
- 在将来的某个时刻发生的动作同时做一些其他事情。调度一个将要发生的动作很简单，通过alarm来设置计时器，然后继续做别的事情。当计时器计到0，处理函数被调用。
- Unix很早就有sleep和alarm，提供的计时精度为秒。后来一个更强大和使用广泛的计时系统被引用。新的计时系统使用“间隔计时器”的概念，精度更高。
- 每个进程都有3个独立的计时器，而不是原来的一个。
  1. ITIMER_REAL，真实时间——SIGALRM
  2. ITIMER_VIRTUAL，进程时间：用户时间——SIGVTALRM
  3. ITIMER_PROF，实用时间：用户时间+系统时间——SIGPROF
- 每个计时器都有两个设置：初始间隔和重复间隔设置。
  1. 初始间隔：一次延时
  2. 重复间隔：延时重复
  3. 举例：医生给你一些药，告诉你：过一小时吃第一粒，然后每隔4小时吃一粒。
- 新的系统还支持alarm和sleep。
用间隔计时器编程：