POSIX定时器Timer

 

POSIX Timer

间隔定时器 setitimer 有一些重要的缺点，POSIX Timer 对 setitimer 进行了增强，克服了 setitimer 的诸多问题：

• 首先，一个进程同一时刻只能有一个 timer。假如应用需要同时维护多个 Interval 不同的计时器，必须自己写代码来维护。这非常不方便。使用 POSIX Timer，一个进程可以创建任意多个 Timer。
• setitmer 计时器时间到达时，只能使用信号方式通知使用 timer 的进程，而 POSIX timer 可以有多种通知方式，比如信号，或者启动线程。
• 使用 setitimer 时，通知信号的类别不能改变：SIGALARM，SIGPROF 等，而这些都是传统信号，而不是实时信号，因此有 timer overrun 的问题；而 POSIX Timer 则可以使用实时信号。

备注：通过kill –l可以查看系统支持的所有信号列表。编号为1 ~ 31的信号为传统UNIX支持的信号，是不可靠信号(非实时的)，编号为32 ~ 63的信号是后来扩充的，称做可靠信号(实时信号)。不可靠信号和可靠信号的区别在于前者不支持排队，可能会造成信号丢失，而后者不会。

• setimer 的精度是 ms，POSIX Timer 是针对有实时要求的应用所设计的，接口支持 ns 级别的时钟精度。

函数名	功能描述
timer_create	创建一个新的 Timer；并且指定定时器到时通知机制
timer_delete	删除一个 Timer
timer_gettime	Get the time remaining on a POSIX.1b interval timer
timer_settime	开始或者停止某个定时器。
timer_getoverrun	获取丢失的定时通知个数。

使用 Posix Timer 的基本流程很简单，首先创建一个 Timer。创建的时候可以指定该 Timer 的一些特性，比如 clock ID。clock ID 即 Timer 的种类，可以为下表中的任意一种：

POSIX Timer clock ID

Clock ID	描述
CLOCK_REALTIME	Settable system-wide real-time clock；
CLOCK_MONOTONIC	Nonsettable monotonic clock
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID	Per-process CPU-time clock
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID	Per-thread CPU-time clock

• CLOCK_REALTIME 时间是系统保存的时间，即可以由 date 命令显示的时间，该时间可以重新设置。比如当前时间为上午 10 点 10 分，Timer 打算在 10 分钟后到时。假如 5 分钟后，我用 date 命令修改当前时间为 10 点 10 分，那么 Timer 还会再等十分钟到期，因此实际上 Timer 等待了 15 分钟。假如您希望无论任何人如何修改系统时间，Timer 都严格按照 10 分钟的周期进行触发，那么就可以使用CLOCK_MONOTONIC。
• CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID 的含义与 setitimer 的 ITIMER_VIRTUAL 类似。计时器只记录当前进程所实际花费的时间；比如还是上面的例子，假设系统非常繁忙，当前进程只能获得 50%的 CPU 时间，为了让进程真正地运行 10 分钟，应该到 10 点 30 分才允许 Timer 到期。
• CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID 以线程为计时实体，当前进程中的某个线程真正地运行了一定时间才触发 Timer。

设置到期通知方式

timer_create 的第二个参数 struct sigevent 用来设置定时器到时时的通知方式。该数据结构如下：

结构sigevent

 struct sigevent {
     int sigev_notify; /* Notification method */
     int sigev_signo; /* Notification signal */
     union sigval sigev_value; /* Data passed with notification */
     void (*sigev_notify_function) (union sigval);
     /* Function used for thread notification (SIGEV_THREAD) */
     void *sigev_notify_attributes;
     /* Attributes for notification thread (SIGEV_THREAD) */
     pid_t sigev_notify_thread_id;
     /* ID of thread to signal (SIGEV_THREAD_ID) */
 };

其中sigev_notify 表示通知方式，有如下几种：

POSIX Timer 到期通知方式

通知方式	描述
SIGEV_NONE	定时器到期时不产生通知。。。
SIGEV_SIGNAL	定时器到期时将给进程投递一个信号，sigev_signo 可以用来指定使用什么信号。
SIGEV_THREAD	定时器到期时将启动新的线程进行需要的处理
SIGEV_THREAD_ID（仅针对 Linux)	定时器到期时将向指定线程发送信号。

• 如果采用 SIGEV_NONE 方式，使用者必须调用timer_gettime 函数主动读取定时器已经走过的时间。类似轮询。
• 如果采用 SIGEV_SIGNAL 方式，使用者可以选择使用什么信号，用 sigev_signo 表示信号值，比如 SIG_ALARM。
• 如果使用 SIGEV_THREAD 方式，则需要设置 sigev_notify_function，当 Timer 到期时，将使用该函数作为入口启动一个线程来处理信号；sigev_value 保存了传入 sigev_notify_function 的参数。sigev_notify_attributes 如果非空，则应该是一个指向 pthread_attr_t 的指针，用来设置线程的属性（比如 stack 大小,detach 状态等）。
• SIGEV_THREAD_ID 通常和 SIGEV_SIGNAL 联合使用，这样当 Timer 到期时，系统会向由 sigev_notify_thread_id 指定的线程发送信号，否则可能进程中的任意线程都可能收到该信号。这个选项是 Linux 对 POSIX 标准的扩展，目前主要是 GLibc 在实现 SIGEV_THREAD 的时候使用到，应用程序很少会需要用到这种模式。

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