linux 定時器的管理

使用定時器的目的無非是爲了週期性的執行某一任務，或者是到了一個指定時間去執行某一個任務。要達到這一目的，一般有兩個常見的比較有效的方法。一個是用linux內部的三個定時器，另一個是用sleep, usleep函數讓進程睡眠一段時間，使用alarm定時發出一個信號，還有那就是用gettimeofday, difftime等自己來計算時間間隔，然後時間到了就執行某一任務，但是這種方法效率低，所以不常用。

alarm

alarm用在不需要經確定時的時候，返回之前剩餘的秒數。

NAME
      alarm - set an alarm clock for delivery of a signal
SYNOPSIS
      #include <unistd.h>
      unsigned int alarm(unsigned int seconds);
DESCRIPTION
      alarm  arranges  for a SIGALRM signal to be delivered to the process in
      seconds seconds.
      If seconds is zero, no new alarm is scheduled.
      In any event any previously set alarm is cancelled.

測試程序：

1	cat timer.c
2	#include <stdio.h>
3	#include <unistd.h>
4	#include <sys/time.h>
5	#include <signal.h>
6
7	void func()
8	{
9	printf("2sreached.\n");
10	}
11
12	int main()
13	{
14	signal(SIGALRM,func);
15	alarm(2);
16	while(1);
17	return 0;
18	}
19

Linux內置的3個定時器

Linux爲每個任務安排了3個內部定時器：

ITIMER_REAL：實時定時器，不管進程在何種模式下運行（甚至在進程被掛起時），它總在計數。定時到達，向進程發送SIGALRM信號。

ITIMER_VIRTUAL：這個不是實時定時器，當進程在用戶模式（即程序執行時）計算進程執行的時間。定時到達後向該進程發送SIGVTALRM信號。

ITIMER_PROF：進程在用戶模式（即程序執行時）和核心模式（即進程調度用時）均計數。定時到達產生SIGPROF信號。ITIMER_PROF記錄的時間比ITIMER_VIRTUAL多了進程調度所花的時間。

定時器在初始化是，被賦予一個初始值，隨時間遞減，遞減至0後發出信號，同時恢復初始值。在任務中，我們可以一種或者全部三種定時器，但同一時刻同一類型的定時器只能使用一個。

用到的函數有：

#include <sys/time.h>
int getitimer(int which, struct itimerval *value);
int setitimer(int which, struct itimerval*newvalue, struct itimerval* oldvalue);
strcut timeval
{
long tv_sec; /*秒*/
long tv_usec; /*微秒*/
};
struct itimerval
{
struct timeval it_interval; /*時間間隔*/
struct timeval it_value;   /*當前時間計數*/
};

it_interval用來指定每隔多長時間執行任務， it_value用來保存當前時間離執行任務還有多長時間。比如說， 你指定it_interval爲2秒(微秒爲0)，開始的時候我們把it_value的時間也設定爲2秒（微秒爲0），當過了一秒， it_value就減少一個爲1， 再過1秒，則it_value又減少1，變爲0，這個時候發出信號（告訴用戶時間到了，可以執行任務了），並且系統自動把it_value的時間重置爲it_interval的值，即2秒，再重新計數。

爲了幫助你理解這個問題，我們來看一個例子：

1	#include <stdio.h>
2	#include <signal.h>
3	#include <sys/time.h>
4
5	/*
6	*******************************************************************************************************
7	** Function name: main()
8	** Descriptions : Demo for timer.
9	** Input        : NONE
10	** Output       : NONE
11	** Created by   : Chenxibing
12	** Created Date : 2005-12-29
13	**-----------------------------------------------------------------------------------------------------
14	** Modified by  :
15	** Modified Date:
16	**-----------------------------------------------------------------------------------------------------
17	*******************************************************************************************************
18	*/
19	int limit =10;
20	/* signal process */
21	void timeout_info(int signo)
22	{
23	if(limit ==0)
24	{
25	printf("Sorry,timelimitreached.\n");
26	return;
27	}
28	printf("only%dsencondsleft.\n", limit--);
29	}
30
31	/* init sigaction */
32	void init_sigaction(void)
33	{
34	struct sigaction act;
35
36	act.sa_handler = timeout_info;
37	act.sa_flags   =0;
38	sigemptyset(&act.sa_mask);
39	sigaction(SIGPROF, &act, NULL);
40	}
41
42	/* init */
43	void init_time(void)
44	{
45	struct itimerval val;
46
47	val.it_value.tv_sec =1;
48	val.it_value.tv_usec =0;
49	val.it_interval = val.it_value;
50	setitimer(ITIMER_PROF, &val, NULL);
51	}
52
53
54	int main(void)
55	{
56	init_sigaction();
57	init_time();
58	printf("Youhaveonly10secondsforthinking.\n");
59
60	while(1);
61	return 0;
62	}
63

對於ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF的使用方法類似，當你在setitimer裏面設置的定時器爲ITIMER_VIRTUAL的時候，你把sigaction裏面的SIGALRM改爲SIGVTALARM, 同理，ITIMER_PROF對應SIGPROF。

不過，你可能會注意到，當你用ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF的時候，你拿一個秒錶，你會發現程序輸出字符串的時間間隔會不止2秒，甚至5-6秒纔會輸出一個，至於爲什麼，自己好好琢磨一下^_^

sleep

下面我們來看看用sleep以及usleep怎麼實現定時執行任務。

1. #include <signal.h>

2. #include <unistd.h>

3. #include <string.h>

4. #include <stdio.h>

5. 
   

6. static char msg[] = "I received a msg.\n";

7. int len;

8. void show_msg(int signo)

9. {

10. write(STDERR_FILENO, msg, len);

11. }

12. int main()

13. {

14. struct sigaction act;

15. union sigval tsval;

16. 
    

17. act.sa_handler = show_msg;

18. act.sa_flags = 0;

19. sigemptyset(&act.sa_mask);

20. sigaction(50, &act, NULL);

21. 
    

22. len = strlen(msg);

23. while ( 1 )

24. {

25. sleep(2); /*睡眠2秒*/

26. /*向主進程發送信號，實際上是自己給自己發信號*/

27. sigqueue(getpid(), 50, tsval);

28. }

29. return 0;

30. }

看到了吧，這個要比上面的簡單多了，而且你用秒錶測一下，時間很準，指定2秒到了就給你輸出一個字符串。所以，如果你只做一般的定時，到了時間去執行一個任務，這種方法是最簡單的。

時間差

下面我們來看看，通過自己計算時間差的方法來定時：

1. #include <signal.h>

2. #include <unistd.h>

3. #include <string.h>

4. #include <stdio.h>

5. #include <time.h>

6. 
   

7. static char msg[] = "I received a msg.\n";

8. int len;

9. static time_t lasttime;

10. void show_msg(int signo)

11. {

12. write(STDERR_FILENO, msg, len);

13. }

14. int main()

15. {

16. struct sigaction act;

17. union sigval tsval;

18. 
    

19. act.sa_handler = show_msg;

20. act.sa_flags = 0;

21. sigemptyset(&act.sa_mask);

22. sigaction(50, &act, NULL);

23. 
    

24. len = strlen(msg);

25. time(&lasttime);

26. while ( 1 )

27. {

28. time_t nowtime;

29. /*獲取當前時間*/

30. time(&nowtime);

31. /*和上一次的時間做比較，如果大於等於2秒，則立刻發送信號*/

32. if (nowtime - lasttime >= 2)

33. {

34. /*向主進程發送信號，實際上是自己給自己發信號*/

35. sigqueue(getpid(), 50, tsval);

36. lasttime = nowtime;

37. }

38. }

39. return 0;

40. }