linux 定时器实现，linux硬件定时器
深入Linux C/C++ Timer定时器的实现核心原理
深入Linux下的C/C++ Timer定时器实现核心原理
本文探讨Linux环境下C/C++实现定时器的底层原理及其应用。在操作系统层面，Linux并不提供直接用于定时任务的优雅接口，而是依赖于CPU时钟中断来实现定时功能。
定时器的实现依赖CPU时钟中断。时钟中断的精确度决定了定时器的精度上限。内核通过特定的数据结构管理多个定时器，在时钟中断处理中识别哪些定时器已超时，并执行相应的动作。用户空间程序则间接依赖于内核的信号、IO事件、调度机制，通过这些间接方式实现定时功能。
实现动态定时器时，常使用数据结构如时间轮、最小堆或红黑树。Linux内核和第三方库如Asio或nginx等，提供了这些算法的具体实现。
在Linux上使用定时功能时，需要借助现有的定时通知函数封装定时器。常见的函数包括alarm()、setitimer()等。这些函数通过信号SIGALRM实现通知，但存在信号处理的复杂性，不适用于多线程环境。而timer_create()/timer_settime()系列函数，提供了较高的精度（纳秒级），并支持指定实时信号和线程ID作为通知机制，但封装起来较为复杂，且需要链接librt库。
考虑到多路复用机制（如select/poll/epoll）在实现定时功能时的优势，它们允许设置超时时间，当监控事件在指定时间内未触发时，轮询函数将返回，具备较好的精度和并发能力。
获取当前时间是实现定时器的关键步骤。常用的函数如time()、ftime()和gettimeofday()各有优劣。其中，clock_gettime()在精度（纳秒级）和系统调用开销方面提供了较好的平衡，且在x86-64平台上为vdso技术，减少了性能损失。
设计定时器时，选择合适的时间获取函数和定时通知机制是关键。通过使用epoll和其他定时函数结合，可以实现高效、精准的定时功能。
在具体实现上，可以使用优先队列（std::priority_queue）或时间轮等数据结构来管理定时器，以确保在系统事件循环中高效地处理超时事件。优先队列支持高效添加和删除定时器，时间轮则通过将超时时间分配到不同的槽中，实现对定时器的高效管理。
libevent、libco等库提供了解决方案，使用时间轮实现定时器，通过维护一个旋转的指针和多个槽位，实现对定时器的高效管理。时间轮的实现可以显著减少超时事件处理的系统调用次数，从而提高性能。
最后，考虑到性能和资源的使用，timerfd是一种高精度的定时机制，适用于每个超时事件独享一个文件描述符。然而，这种方式可能导致文件描述符资源的浪费。libevent等库提供了更为高效的解决方案，通过共享一个timerfd来管理多个定时器，仅需一个额外的系统调用。
综上，Linux环境下C/C++定时器的实现涵盖了底层原理、数据结构选择、时间获取与处理机制，以及性能优化策略。通过合理选择和优化，可以构建高效、精准的定时器系统。
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。
使用LinuxC语言实现定时器功能linuxc语言定时器
Linux C语言实现定时器功能是一个常见的任务，可以用来定期调度任务和完成一些后台任务。在Linux环境中，有很多方法可以使用C语言实现定时器功能。本文将介绍几种常用的方法，以及如何正确使用它们。
首先，先介绍Linux的定时API: alarm()和 sleep()函数。 alarm()函数可以设置定时器，sleep()函数可以停止程序的执行一段时间。使用alarm()函数设置定时器时，程序会定时回调函数，并在超时后返回。使用sleep()函数，程序可以在指定的延时时间后返回。
其次，使用Linux系统API，比如setitimer()和getitimer()函数来实现定时器功能。setitimer()函数可以用来设置定时器，getitimer()函数可以获取定时器的当前值。这些函数可以在精度更高的环境下，用于构建定时器系统，用于定期调度任务。
第三，使用Linux系统调度函数来实现定时器功能，如sched_setscheduler()和sched_settime()函数。sched_setscheduler()函数可以用来设置定时器，sched_settime()函数可以用来设置定时任务的超时时限。这些函数可以用来实现更精确的定时功能，以在大量任务之间实现定期调度。
最后，Linux还提供了一种非定时触发方式，可以使用poll()和epoll()函数实现，这样可以精确触发定时任务，比如定时网络通信。
总结来说，Linux C语言中可以使用多种方法实现定时器的功能。每种方法都有各自的优缺点，开发者要根据自身的需要，正确选择最适合的方案来实现定时功能。
