linux定时器的使用

使用定时器的目的无非是为了周期性的执行某一任务，或者是到了一个指定时间去执行某一个任务。要达到这一目的，一般有两个常见的比较有效的方法。一个是用 linux内部的三个定时器，另一个是用sleep, usleep函数让进程睡眠一段时间，其实，还有一个方法，那就是用gettimeofday, difftime等自己来计算时间间隔，然后时间到了就执行某一任务，但是这种方法效率低，所以不常用。

首先来看看linux操作系统为每一个进程提供的3个内部计时器。
ITIMER_REAL: 给一个指定的时间间隔，按照实际的时间来减少这个计数，当时间间隔为0的时候发出SIGALRM信号

ITIMER_VIRTUAL: 给定一个时间间隔，当进程执行的时候才减少计数，时间间隔为0的时候发出SIGVTALRM信号

ITIMER_PROF: 给定一个时间间隔，当进程执行或者是系统为进程调度的时候，减少计数，时间到了，发出SIGPROF信号，这个和ITIMER_VIRTUAL联合，常用来计算系统内核时间和用户时间。

用到的函数有：

#include <sys/time.h>

int getitimer(int which, struct itimerval *value);
int setitimer(int which, struct itimerval*newvalue, struct itimerval* oldvalue);

strcut timeval
{
   long tv_sec; /*秒*/
   long tv_usec; /*微秒*/
};

struct itimerval
{
   struct timeval it_interval; /*时间间隔*/
   struct timeval it_value; /*当前时间计数*/
};

it_interval 用来指定每隔多长时间执行任务， it_value用来保存当前时间离执行任务还有多长时间。比如说， 你指定it_interval为2秒(微秒为0)，开始的时候我们把it_value的时间也设定为2秒（微秒为0），当过了一秒， it_value就减少一个为1， 再过1秒，则it_value又减少1，变为0，这个时候发出信号（告诉用户时间到了，可以执行任务了），并且系统自动把it_value的时间重置为 it_interval的值，即2秒，再重新计数。

为了帮助你理解这个问题，我们来看一个例子：

#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
static char msg[] = "time is running out\n";
static int len;
// 向标准错误输出信息，告诉用户时间到了
void prompt_info(int signo){
  write(STDERR_FILENO, msg, len);
}
// 建立信号处理机制
void init_sigaction(void){
  struct sigaction tact;
  /*信号到了要执行的任务处理函数为prompt_info*/
  tact.sa_handler = prompt_info;
  tact.sa_flags = 0;
  /*初始化信号集*/
  sigemptyset(&tact.sa_mask);
  /*建立信号处理机制*/
  sigaction(SIGALRM, &tact, NULL);
}
void init_time(){
  struct itimerval value;
  /*设定执行任务的时间间隔为2秒0微秒*/
  value.it_value.tv_sec = 2;
  value.it_value.tv_usec = 0;
  /*设定初始时间计数也为2秒0微秒*/
  value.it_interval = value.it_value;
  /*设置计时器ITIMER_REAL*/
  setitimer(ITIMER_REAL, &value, NULL);
}
int main(){
  len = strlen(msg);
  init_sigaction();
  init_time();
  while ( 1 );
  exit(0);
}

该程序的ITMER_REAL定时器，每隔2秒钟都会发送一个SIGALRM信号，当主函数接收到了这个信号之后，调用信号处理函数prompt_info在标准错误上输出time is running out这个字符串。

对 于ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF的使用方法类似，当你在setitimer里面设置的定时器为ITIMER_VIRTUAL的时 候，你把sigaction里面的SIGALRM改为SIGVTALARM, 同理，ITIMER_PROF对应SIGPROF。

不过，你可能会注意到，当你用ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF的时候，你拿一个秒表，你会发现程序输出字符串的时间间隔会不止2秒，甚至5-6秒才会输出一个，至于为什么，自己好好琢磨一下^_^

下面我们来看看用sleep以及usleep怎么实现定时执行任务。

#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。

下面我们来看看，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。

上面介绍的几种定时方法各有千秋，在计时效率上、方法上和时间的精确度上也各有不同，采用哪种方法，就看你程序的需要了。