linux下定时器的实现方式分析

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1、Linux下定时器的实现方式分析定时器属于基本的基础组件，不管是用户空间的程序开发，还是内核空间的程序开发，很多时候都需要有定时器作为基础组件的支持，但使用场景的不同，对定时器的实现考虑也不尽相同，本文讨论了在Linux环境下，应用层和内核层的定时器的各种实现方法，并分析了各种实现方法的利弊以及适宜的使用环境。首先，给出一个基本模型，定时器的实现，需要具备以下几个行为，这也是在后面评判各种定时器实现的一个基本模型[1]：StartTimer(Interval,TimerId,ExpiryAction)注册一个时间

2、间隔为Interval后执行ExpiryAction的定时器实例，其中，返回TimerId以区分在定时器系统中的其他定时器实例。StopTimer(TimerId)根据TimerId找到注册的定时器实例并执行Stop。PerTickBookkeeping()在一个Tick内，定时器系统需要执行的动作，它最主要的行为，就是检查定时器系统中，是否有定时器实例已经到期。注意，这里的Tick实际上已经隐含了一个时间粒度(granularity)的概念。ExpiryProcessing()在定时器实例到期之后，执行预先注册

3、好的ExpiryAction行为。上面说了基本的定时器模型，但是针对实际的使用情况，又有以下2种基本行为的定时器：Single-ShotTimer这种定时器，从注册到终止，仅仅只执行一次。RepeatingTimer这种定时器，在每次终止之后，会自动重新开始。本质上，可以认为RepeatingTimer是在Single-ShotTimer终止之后，再次注册到定时器系统里的Single-ShotTimer，因此，在支持Single-ShotTimer的基础上支持RepeatingTimer并不算特别的复杂。在2.4

4、的内核中，并没有提供POSIXtimer[2]的支持，要在进程环境中支持多个定时器，只能自己来实现，好在Linux提供了setitimer(2)的接口。它是一个具有间隔功能的定时器(intervaltimer)，但如果想在进程环境中支持多个计时器，不得不自己来管理所有的计时器。setitimer(2)的定义如下：清单1.setitimer的原型#includesys/time.hintsetitimer(intwhich,conststructitimerval*new_value,structitimerval

5、*old_value)；setitimer能够在Timer到期之后，自动再次启动自己，因此，用它来解决Single-ShotTimer和RepeatingTimer的问题显得很简单。该函数可以工作于3种模式：ITIMER_REAL以实时时间(realtime)递减，在到期之后发送SIGALRM信号ITIMER_VIRTUAL仅进程在用户空间执行时递减，在到期之后发送SIGVTALRM信号ITIMER_PROF进程在用户空间执行以及内核为该进程服务时(典型如完成一个系统调用)都会递减，与ITIMER_VIRTUAL

6、共用时可度量该应用在内核空间和用户空间的时间消耗情况，在到期之后发送SIGPROF信号定时器的值由下面的结构定义：structitimerval{structtimevalit_interval；/*nextvalue*/structtimevalit_value；/*currentvalue*/}；structtimeval{longtv_sec；/*seconds*/longtv_usec；/*microseconds*/}；setitimer()以new_value设置特定的定时器，如果old_value非

7、空，则它返回which类型时间间隔定时器的前一个值。定时器从it_value递减到零，然后产生一个信号，并重新设置为it_interval，如果此时it_interval为零，则该定时器停止。任何时候，只要it_value设置为零，该定时器就会停止。由于setitimer()不支持在同一进程中同时使用多次以支持多个定时器，因此，如果需要同时支持多个定时实例的话，需要由实现者来管理所有的实例。用setitimer()和链表，可以构造一个在进程环境下支持多个定时器实例的Timer，在一般的实现中的PerTickBoo

8、kkeeping时，会递增每个定时器的elapse值，直到该值递增到最初设定的interval则表示定时器到期。基于链表实现的定时器可以定义为：typedefinttimer_id；/**Thetypeofcallbackfunctiontobecalledbytimerschedulerwhenatimer*hasexpired.**@paramidThetimerid