Linux C：定时器及时钟服务

最新推荐文章于 2025-10-21 16:06:52 发布

原创最新推荐文章于 2025-10-21 16:06:52 发布 · 711 阅读

4 ·

CC 4.0 BY-SA版权

原创，想转就转

文章标签：

#linux #c++ #定时器 #时钟 #time

C++ 专栏收录该内容

37 篇文章

订阅专栏

本文介绍了Intel x86架构中的四种定时器：实时时钟（RTC）、可编程间隔定时器（PIT）、本地定时器和高分辨率定时器，并详细阐述了它们的功能和应用场景。此外，还讲解了Linux系统中的时钟服务函数，如`gettimeofday`和`settimeofday`，以及`time`系统调用。文章进一步讨论了间隔定时器的类型和相关信号，如SIGALRM、SIGVTALRM和SIGPROF。最后，通过示例展示了如何使用`setitimer`创建一个每秒触发、100毫秒倒计时的定时器。

一、定时器种类

对于 Intel x86 有多个定时器：

1）实时时钟（RTC）: RTC 由一个独立的小型备用电池供电。通常用于提供计算机的时间和日历信息。即使在计算机断电的情况下，RTC 还是可以独立得进行计数。在所有类Unix 系统中，时间变量是一个 long int 型，记录自1970/1/1 起经过的秒数。

2）可编程的间隔定时器（PIT）：

PIT是与 CPU分离的一个定时器，以毫秒为刻度。在所有IO设备中，PIT 可以最高优先级 IRQ0 中断。PIT定时器中断由Linux内核的定时器中断处理程序来处理，为系统提供基本的定时单元。

3）多核CPU的本地定时器。每一个核都有只属于自己的本地定时器，由CPU时钟驱动。

4）高分辨率定时器：大多数电脑都有一个时间戳定时器（TSC），由系统时钟驱动，内容可以通过64位TSC寄存器读取。在大多数电脑下可提供纳秒级的刻度。

二、时钟服务函数和相关的数据结构

在 sys/time.h 下由如下时间服务的系统调用：

gettimeofday 和 settimeofday

#include <sys/time.h>
#include <time.h>
//第二个参数timezone类型已过期,传参的时候应设置为NULL

int gettimeofday(struct timeval * tv ,struct timezone *tz);   //获取系统时间
int settimeofday(const struct timeval * tv ,const struct timezone *tz);//设置系统时间

//时间结构体
struct  timeval{
    time_t       tv_sec ; //秒
    suseconds_t  tc_usec; //微秒
}

//  返回系统时间，获取以秒单位的系统时间，形参指向该返回对应的内存地址。
time_t  time(time_t *t);

三、间隔定时器

Linux在 sys/time.h 下提供了三种不同类型的定时器，ITIMER_REAL ，ITIMER_VIRTUAL, ITIMER_PROF. 定时器主要由间隔时间和倒计时组成，不同类型的定时器计数到期时，就会向进程发送一个信号

定时器类型	描述	产生的信号
ITIMER_REAL	实时计数	SIGALRM （14）
ITIMER_VIRTUAL	仅在用户模式下计数	SIGVTALRM (26)
ITIMER_PROF	当在用户模式和内核模式下计数，常配合ITIMER_VIRTUAL来分析用户模式下和内核模式下的执行时间	SIGPROF（27）

定时器数据结构和相关的系统调用如下



int getitimer(int which,struct itimerval *curr_value);
//初始化定时器种类
int setitimer(int which,const struct itimerval *newvalue,const struct itimerval *oldvalue);

//每间隔it_interval时间后开始倒计时it_value,每次倒计时结束产生信号
struct itimerval {
  struct timeval it_interval; //时间间隔
  struct timeval it_value;    //倒计时时间
}


//当产生signal信号值时,触发执行handler函数
signal(int signal ,  void handler(int) );

四、示例

下面是每间隔1s，倒计时100毫秒触发handler的示例。

/**********setitimer.c*******************/
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
int count = 0;
struct itimerval t;
time_t start,end ;
void timer_handler(int sig){
      end =time(NULL);
      printf("timer_handler :  signal %d   count=%d  , diff: %ld \n",sig, ++count,end -start);
      start =  end;
      if( count >= 8){
          printf("cancel timer \n");
          t.it_value.tv_sec  =  0 ;
          t.it_value.tv_usec    =    0;
          setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &t , NULL);
      }
}

int  main(){
      struct itimerval timer ;
      signal (SIGVTALRM ,timer_handler);
      timer.it_value.tv_sec =  0;
      timer.it_value.tv_usec  = 100000;
      //every 1s afterward
      timer.it_interval.tv_sec = 1;
      timer.it_interval.tv_usec = 0;
      // start a virtual itimer
      start = time(NULL);
      setitimer( ITIMER_VIRTUAL , &timer ,NULL );
      printf("press Ctrl + C  to terminate \n");
      while(1);
}

输出结果：