Question

怎样在Linux下实现精确定时器

Answer 1

linux下使用select实现精确定时器
在编写程序时，我们经常回用到定时器。本文讲述如何使用select实现超级时钟。使用select函数，我们能实现微妙级别精度的定时器。同时，select函数也是我们在编写非阻塞程序时经常用到的一个函数。
首先看看select函数原型如下：
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

参数说明：
slect的第一个参数nfds为fdset集合中最大描述符值加1，fdset是一个位数组，其大小限制为__FD_SETSIZE（1024），位数组的每一位代表其对应的描述符是否需要被检查。
select的第二三四个参数表示需要关注读、写、错误事件的文件描述符位数组，这些参数既是输入参数也是输出参数，可能会被内核修改用于标示哪些描述符上发生了关注的事件。所以每次调用select前都需重新初始化fdset。
timeout参数为超时时间，该结构会被内核修改，其值为超时剩余的时间。
利用select实现定时器，需要利用其timeout参数,注意到：
1）select函数使用了一个结构体timeval作为其参数。
2）select函数会更新timeval的值，timeval保持的值为剩余时间。
如果我们指定了参数timeval的值，而将其他参数都置为0或者NULL，那么在时间耗尽后，select函数便返回，基于这一点，我们可以利用select实现精确定时。
timeval的结构如下：
struct timeval{
long tv_sec；/*secons*
long tv_usec;/*microseconds*/
}

我们可以看出其精确到microseconds也即微妙。
一、秒级定时器

void seconds_sleep(unsigned seconds){
struct timeval tv;
tv.tv_sec=seconds;
tv.tv_usec=0;
int err;
do{
err=select(0,NULL,NULL,NULL,&tv);
}while(err<0 && errno==EINTR);
}

二、毫秒级别定时器

void milliseconds_sleep(unsigned long mSec){
struct timeval tv;
tv.tv_sec=mSec/1000;
tv.tv_usec=(mSec%1000)*1000;
int err;
do{
err=select(0,NULL,NULL,NULL,&tv);
}while(err<0 && errno==EINTR);
}

三、微妙级别定时器

void microseconds_sleep(unsigned long uSec){
struct timeval tv;
tv.tv_sec=uSec/1000000;
tv.tv_usec=uSec%1000000;
int err;
do{
err=select(0,NULL,NULL,NULL,&tv);
}while(err<0 && errno==EINTR);
}

现在我们来编写几行代码看看定时效果吧。

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
int main()
{
int i;
for(i=0;i<5;++i){
printf("%d\n",i);
//seconds_sleep(1);
//milliseconds_sleep(1500);
microseconds_sleep(1900000);
}
}

注：timeval结构体中虽然指定了一个微妙级别的分辨率，但内核支持的分别率往往没有这么高，很多unix内核将超时值向上舍入成10ms的倍数。此外，加上内核调度延时现象，即定时器时间到后，内核还需要花一定时间调度相应进程的运行。因此，定时器的精度，最终还是由内核支持的分别率决定。