时间子系统¶

Linux采用了1970年1月1日0点0分0秒作为基准点(epoch)。

不同精度的时间¶

基于秒的时间定义：typedef long time_t。

基于微秒的时间定义：

struct timeval {
    time_t tv_sec;
    suseconds_t tv_usec;
};

基于纳秒的时间定义：

struct timespec {
    time_t tv_sec;
    long tv_nsec;
};

软件架构¶

Timer lib

如图所示，timer的功能被分成了两块：

Global Counter：全局计数器，不属于任何一个CPU
CPU Local Timer：CPU本地计数器

文件列表¶

文件名	描述
time.c	用户空间的接口
timer.c	低精度timer模块
hrtimer.c	高精度timer模块
itimer.c	周期性timer模块
posix-timer.c	POSIX timer模块
posix-clock.c	POSIX clock模块
alarmtimer.c	alarm timer模块

用户空间接口¶

从应用程序的角度来看，对于时间相关的服务要求主要有三种：

获取系统时间
进程睡眠操作
设置定时器事件

系统时间¶

1.秒级别的时间函数

#include <time.h>

time_t time(time_t *t);

int stime(time_t *t);

time()函数返回当前时间点到epoch的秒数，stime()设定当前时间点到epoch的秒数。

2.微妙级别的时间函数

#include <sys/time.h>

int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);

这两个函数与上面类似，只不过精度可以达到微妙级别。

3.纳秒级别的时间函数

#include <time.h>

int clock_getres(clockid_t clk_id, struct timespec *res);

int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec *tp);

int clock_settime(clockid_t clk_id, const struct timespec *tp);

clock ID为系统时钟的参数，它主要有以下几种类型：

CLOCK_REALTIME：墙上时间(WALL TIME)，用户可以对其设定。系统启动时，读取RTC的时间作为REALTIME时间
CLOCK_MONOTONIC：系统启动到当前所经历的非休眠时间，可以由NTP调整
CLOCK_MONOTONIC_RAW：同上，但是不受NTP影响
CLOCK_BOOTTIME：系统启动到当前的时间，会统计休眠时间

进程睡眠¶

1.秒级别的睡眠函数

#include <unistd.h>

unsigned int sleep(unsigned int seconds);

该函数返回没有睡眠的时间。

2.~~微秒级别的睡眠函数~~

#include <unistd.h>

int usleep(useconds_t usec);

该函数已被废弃。

3.纳秒级别的睡眠函数

#include <time.h>

int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem);

nanosleep()取代了usleep()，在req中设定你要睡眠的秒数和纳秒数。rem表示还有多少时间没有睡完。

4.更高级的睡眠函数

#include <time.h>
int clock_nanosleep(clockid_t clk_id, int flags, const struct timespec *request, struct timespec *remain);

clk_id：指明是种类型

flag：0或者1，表示相对时间或绝对时间

定时器¶

1.alarm函数

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

该函数在制定秒数(基于CLOCK_REALTIME)过去后，向该进程发送SIGALRM信号。

2.POSIX timer

创建timer：

#include <signal.h>
#include <time.h>

int timer_create(clockid_t clockid, struct sigevent *sevp, timer_t *timerid)

struct sigevent的定义如下：

union sigval
{
  int sival_int;
  void *sival_ptr;
};

typedef struct sigevent
  {
    __sigval_t sigev_value;
    int sigev_signo;
    int sigev_notify;

    union
      {
    int _pad[__SIGEV_PAD_SIZE];

    /* When SIGEV_SIGNAL and SIGEV_THREAD_ID set, LWP ID of the
       thread to receive the signal.  */
    __pid_t _tid;

    struct
      {
        void (*_function) (__sigval_t); /* Function to start.  */
        pthread_attr_t *_attribute;     /* Thread attributes.  */
      } _sigev_thread;
      } _sigev_un;
  } sigevent_t;

成员sigev_notify定义了当定时器超时后，如何通知该进程：

SIGEV_NONE：不需要异步通知，程序自己调用timer_gettime()来轮询定时器状态
SIGEV_SIGNAL：使用signal异步通知，信号由成员sigev_signo定义
SIGEV_THREAD：创建一个线程执行定时器超时回调函数
SIGEV_THREAD_ID：行为和SIGEV_SIGNAL类似，但是信号被送至进程的一个指定线程中

设定定时器：

#include <time.h>

int timer_settime(timer_t timerid, int flags, const struct itimerspec *value, struct itimerspec *ovalue);

int timer_gettime(timer_t timerid, struct itimerspec *curr_value);

struct itimerspec的定义如下：

struct itimerspec
  {
    struct timespec it_interval;    /* Interval for periodic timer */
    struct timespec it_value;   /* Time until next expiration */
  };

it_value用来设置第一次超时时间，it_interval用来设置周期超时时间。

删除定时器：

#include <time.h>

int timer_delete(timer_t timerid);