Linux信号与定时器应用实例

最新推荐文章于 2024-07-22 23:24:25 发布

seven407

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文章标签： linux struct linux内核 signal timer application

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/seven407/article/details/6266879

本文介绍了一个使用C语言实现的多定时器计时实验，程序注册了三个定时器，分别用于跟踪实际时间、进程使用CPU时间和用户使用CPU时间。通过用户信号控制定时输出各个计时器的时间值，并计算内核所用的时间。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

转自：http://hi.baidu.com/armlinuxqt/blog/item/7340a9efa0cccb2963d09ff4.html

程序注册三个定时器，分别对实际时间、进程使用CPU时间、用户使用CPU时间进行即时，计时时间为10秒。同时设定一个用户信号，当该信号在用户指定的空计次循环后到来。在用户信号到来后，打印各个计时器走过的时间值，并计算出内核所用的时间。到实际时间计时器到达10秒后产生定时器信号时，程序打印各计时器走过的时间，并退出程序。

因为需要获得定时器的时间，因此，我们需要使用setitimer和getitimer计时器。使用这两个计时器要频繁的对itimerval和timeval这两个结构体进行操作。首先，应该对这两个结构体在本实例中常用到的操作进行封装。封装的函数包括，timeval的比较，计算两个timeval的时间差，计算itimerval走过的时间（因为itimerval记录的是定时器剩余时间）。为了显示的需要，我们需要封装一个对timeval打印的函数。

之后，我们需要设计信号和信号处理函数，这里我们一共需要两个信号：SIGALRM和SIGUSR1。因为信号处理函数有一个int型参数，该参数可以用来区分信号。考虑到，两个信号到来以后都需要进行时间计算。因此可以考虑将两个信号写成一个函数，通过参数识别，在不同的位置进行不同的处理。

编写程序代码如下：

#include

/* 函数声明 */

/* 信号处理函数 */

static void SigHandler(int signo);

/* 操作辅助函数 */

void TimerPassed(const struct itimerval *itimer, struct timeval *tv);

void TimeSubstract(const struct timeval *tv1, const struct timeval *tv2, struct timeval *tvres);

int TimeCompare(const struct timeval *tv1, const struct timeval *tv2);

void PrintTimeval(const char *str, const struct timeval *tv);

/* 主函数，程序入口点 */

int main()

{

/* 变量声明 */

struct itimerval myitimer;

long i, count;

/* 注册信号处理函数 */

/* 注册用户信号1处理函数 */

if (signal(SIGUSR1, SigHandler) == SIG_ERR) {

printf("Unable to create handler for SIGUSR1/n");

exit(0);

}

/* 定时器信号处理函数 */

/* 这里将同一个函数注册给两个信号，函数内部存在区分信号类型的逻辑 */

if (signal(SIGALRM, SigHandler) == SIG_ERR){

printf("Unable to create handler for SIGALRM/n");

exit(0);

}

/* 运行参数输入 */

printf("Loop times between timer info outputs (300 Recommanded):/n");

scanf("%ld", &count);

count *= 1000000;

/* 初始化定时器参数 */

myitimer.it_interval.tv_sec = 10;

myitimer.it_interval.tv_usec = 0;

myitimer.it_value.tv_sec = 10;

myitimer.it_value.tv_usec = 0;

/* 注册定时器 */

setitimer(ITIMER_REAL, &myitimer, NULL); /* 实时定时器 */

setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &myitimer, NULL); /* 用户定时器 */

setitimer(ITIMER_PROF, &myitimer, NULL); /* CPU定时器 */

/* 无限循环，等待信号处理 */

while (1)

{

for (i=0; i < count; i++);

/* 每进行指定次数的循环后，发送用户信号1给自己 */

raise(SIGUSR1);

}

* 信号处理函数 */

static void SigHandler(int signo)

{

/* 变量声明 */

struct itimerval tmp_itimer;

struct timeval realtv, cputv, usertv, kerneltv;

/* 获得实时定时器时间 */

getitimer(ITIMER_REAL, &tmp_itimer);

TimerPassed(&tmp_itimer, &realtv);

/* 获得CPU定时器时间 */

getitimer(ITIMER_PROF, &tmp_itimer);

TimerPassed(&tmp_itimer, &cputv);

/* 获得用户定时器时间 */

getitimer(ITIMER_VIRTUAL,&tmp_itimer);

TimerPassed(&tmp_itimer, &usertv);

/* 计算Linux内核使用CPU时间 */

TimeSubstract(&cputv, &usertv, &kerneltv);

/* 按照信号进行处理 */

switch (signo)

{

/* 用户信号1 */

case SIGUSR1:

/* 输出各种时间值 */

PrintTimeval("Real Time ", &realtv);

PrintTimeval("CPU Time ", &cputv);

PrintTimeval("User Time ", &usertv);

PrintTimeval("Kernel Time", &kerneltv);

printf("/n");

break;

/* 定时器信号 */

case SIGALRM:

/* 输出时间值后退出程序 */

printf("Time up, the application will escape./n");

PrintTimeval("CPU Time ", &cputv);

PrintTimeval("User Time ", &usertv);

PrintTimeval("Kernel Time", &kerneltv);

exit(0);

break;

}

/* 计算时间的流逝 */

void TimerPassed(const struct itimerval *itimer, struct timeval *tv)

{

TimeSubstract(&(itimer->it_interval), &(itimer->it_value), tv);

}

/* 计算两个时间的差值 */

void TimeSubstract(const struct timeval *tv1, const struct timeval *tv2, struct timeval *tvres)

{

/* 变量声明 */

const struct timeval *tmptv1, *tmptv2;

int cmpres;

/* 比较tv1和tv2，将较大值赋给tmptv1，较小值赋给tmptv2 */

cmpres = TimeCompare(tv1, tv2);

if (cmpres > 0) {

tmptv1 = tv1;

tmptv2 = tv2;

} else {

tmptv1 = tv2;

tmptv2 = tv1;

}

/* 做差时存在借位的情况 */

if (tmptv1->tv_usec < tmptv2->tv_usec) {

/* 结果的秒数多减1，借给微秒 */

tvres->tv_sec = tmptv1->tv_sec - tmptv2->tv_sec - 1;

/* 微秒做减法时，先加上借来的一秒（1000000微秒） */

tvres->tv_usec = tmptv1->tv_usec + 1000000 - tmptv2->tv_usec;

/* 不存在借位的情况 */

} else {

/* 对应的秒和微秒分别做差 */

tvres->tv_sec = tmptv1->tv_sec - tmptv2->tv_sec;

tvres->tv_usec = tmptv1->tv_usec - tmptv2->tv_usec;

}

/* 时间值比较大小 */

int TimeCompare(const struct timeval *tv1, const struct timeval *tv2)

{

/* 如果秒值不一致则秒值大者较大 */

if (tv1->tv_sec > tv2->tv_sec)

return 1;

else if (tv1->tv_sec < tv2->tv_sec)

return -1;

/* 秒值相同的，微秒值较大者较大 */

else if (tv1->tv_usec > tv2->tv_usec)

return 1;

else if (tv1->tv_usec < tv2->tv_usec)

return -1;

/* 秒值和微秒值皆相同者等值 */

else

return 0;

}

/* 打印时间 */

void PrintTimeval(const char *str, const struct timeval *tv)

{

printf("%s = %ld sec %ld usec/n", str, tv->tv_sec, tv->tv_usec);

}

程序会提示你输入空循环的次数，2.7GHz的CPU在空闲的时候使用300至500时大约会1秒钟显示一次时间。数值越大显示时间的间隔越长，根据你的计算机的具体情况而定。此外输出的数据也各你当前系统状态而定。结果如下所示。

[root@localhost amiselect]# ./timerexp
Loop times between timer info outputs (300 Recommanded):
400
Real Time = 1 sec 224567 usec
CPU Time = 1 sec 223814 usec
User Time = 1 sec 223814 usec
Kernel Time = 0 sec 0 usec

Real Time = 2 sec 457899 usec
CPU Time = 2 sec 447628 usec
User Time = 2 sec 445628 usec
Kernel Time = 0 sec 2000 usec

Real Time = 3 sec 683384 usec
CPU Time = 3 sec 672442 usec
User Time = 3 sec 670442 usec
Kernel Time = 0 sec 2000 usec

Real Time = 4 sec 908240 usec
CPU Time = 4 sec 897255 usec
User Time = 4 sec 894256 usec
Kernel Time = 0 sec 2999 usec