linux 定时器(linux多线程定时器的使用)
大家好，如果您还对linux 定时器不太了解，没有关系，今天就由本站为大家分享linux 定时器的知识，包括linux多线程定时器的使用的问题都会给大家分析到，还望可以解决大家的问题，下面我们就开始吧！
怎样在Linux下实现精确定时器
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。
linux下的几种时钟和定时器机制
1. RTC(Real Time Clock)
所有PC都有RTC.它和CPU和其他芯片独立。它在电脑关机之后还可以正常运行。RTC可以在IRQ8上产生周期性中断.频率在2Hz--8192HZ.
Linux只是把RTC用来获取时间和日期.当然它允许进程通过对/dev/rtc设备来对它进行编程。Kernel通过0x70和0x71 I/O端口来访问RTC。
2. TSC(Time Stamp Counter)
80x86上的微处理器都有CLK输入针脚.从奔腾系列开始.微处理器支持一个计数器.每当一个时钟信号来的时候.计数器加1.可以通过汇编指令rdtsc来得到计数器的值。通过calibrate_tsc可以获得CPU的频率.它是通过计算大约5毫秒里tsc寄存器里面的增加值来确认的。或者可以通过cat/proc/cpuinfo来获取cpu频率。tsc可以提供比PIT更精确的时间度量。
3. PIT(Programmable internval timer)
除了RTC和TSC. IBM兼容机提供了PIT。PIT类似微波炉的闹钟机制.当时间到的时候.提供铃声. PIT不是产生铃声.而是产生一种特殊中断.叫定时器中断或者时钟中断。它用来告诉内核一个间隔过去了。这个时间间隔也叫做一个滴答数。可以通过编译内核是选择内核频率来确定。如内核频率设为1000HZ,则时间间隔或滴答为1/1000=1微秒。滴答月短.定时精度更高.但是用户模式的时间更短.也就是说用户模式下程序执行会越慢。滴答的长度以纳秒形式存在tick_nsec变量里面。PIT通过8254的0x40--0x43端口来访问。它产生中断号为IRQ 0.
下面是关于pIT里面的一些宏定义：
HZ：每秒中断数。
CLOCK_TICK_RATE:值是1,193,182.它是8254芯片内部振荡器频率。
LATCH：代表CLOCK_TICK_RATE和HZ的比率.被用来编程PIT。
setup_pit_timer()如下：
spin_lock_irqsave(&i8253_lock, flags);
outb_p(0x34,0x43);
udelay(10);
outb_p(LATCH& 0xff, 0x40);
udelay(10);
outb(LATCH>> 8, 0x40);
spin_unlock_irqrestore(&i8253_lock, flags);
4. CPU Local Timer
最近的80x86架构的微处理器上的local apic提供了cpu local timer.他和pit区别在于它提供了one-shot和periodic中断。它可以使中断发送到特定cpu。one-shot中断常用在实时系统里面。
一文搞懂Linux下内核定时器(Timer)
Linux内核定时器是一种基于未来时间点的计时方式，不同于单片机定时器。它在当前时刻启动，在未来某一时刻终止。在Linux内核中，定时器的精度不高，不能用于高精度定时。超时后会自动关闭，为了实现周期性定时，需要在处理函数中重新开启定时器。
Linux内核定时器的核心结构体为timer_list，定义在/linux-4.1.15/include/linux/timer.h文件中。expires属性表示到期时间，单位为节拍数，等于当前时钟节拍计数（存储在系统全局变量jiffies中）加上定时的时长对应的时钟节拍数量。对于定时器的优化，可以通过HZ宏获取每秒的节拍数量，HZ值可以通过/linux-4.1.15/include/asm-generic/param.h文件中的定义进行自定义。
在使用定时器时，需要掌握几个关键函数。DEFINE_TIMER宏用于静态定义结构体变量并初始化成员，包括变量名、超时处理函数、到期时间、传递给处理函数的参数。add_timer函数用于向Linux内核注册定时器，注册后定时器开始运行。del_timer函数用于删除定时器，无论定时器是否激活，都可以删除。在多处理器系统中，需要在删除定时器前等待其他处理器的定时处理函数退出。mod_timer函数用于修改定时值，如果定时器未激活，可以激活定时器。
代码实现中包括timer.c文件和Makefile文件。编译后，将驱动发送至开发板。加载驱动后，开发板会根据配置打印相关信息。
理解Linux内核定时器的关键在于理解节拍数与时间的转换关系，以及掌握相关函数的使用方法。通过正确配置定时器，可以实现高效的定时任务调度。
