Linux定时器的使用

使用定时器的目的无非是为了周期性的执行某一任务，或者是到了一个指定时间去执行某一个任务。要达到这一目的，一般有两个常见的比较有效的方法。一 个是用linux内部的三个定时器，另一个是用sleep, usleep函数让进程睡眠一段时间，使用alarm定时发出一个信号，还有那就是用gettimeofday, difftime等自己来计算时间间隔，然后时间到了就执行某一任务，但是这种方法效率低，所以不常用。

alarm

alarm用在不需要经确定时的时候，返回之前剩余的秒数。

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.

测试程序：

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("2 s reached. ");
10	}
11
12	int main()
13	{
14	signal(SIGALRM,func);
15	alarm(2);
16	while(1);
17	return 0;
18	}
19

Linux内置的3个定时器

Linux为每个任务安排了3个内部定时器：

ITIMER_REAL：实时定时器，不管进程在何种模式下运行（甚至在进程被挂起时），它总在计数。定时到达，向进程发送SIGALRM信号。

ITIMER_VIRTUAL：这个不是实时定时器，当进程在用户模式（即程序执行时）计算进程执行的时间。定时到达后向该进程发送SIGVTALRM信号。 

ITIMER_PROF：进程在用户模式（即程序执行时）和核心模式（即进程调度用时）均计数。定时到达产生SIGPROF信号。ITIMER_PROF记录的时间比ITIMER_VIRTUAL多了进程调度所花的时间。

定时器在初始化是，被赋予一个初始值，随时间递减，递减至0后发出信号，同时恢复初始值。在任务中，我们可以一种或者全部三种定时器，但同一时刻同一类型的定时器只能使用一个。

用到的函数有：

#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; /*时间间隔*/
struct timeval it_value;   /*当前时间计数*/
};

it_interval 用来指定每隔多长时间执行任务， it_value用来保存当前时间离执行任务还有多长时间。比如说， 你指定it_interval为2秒(微秒为0)，开始的时候我们把it_value的时间也设定为2秒（微秒为0），当过了一秒， it_value就减少一个为1， 再过1秒，则it_value又减少1，变为0，这个时候发出信号（告诉用户时间到了，可以执行任务了），并且系统自动把it_value的时间重置为 it_interval的值，即2秒，再重新计数。

为了帮助你理解这个问题，我们来看一个例子：

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, time limit reached. ");
26	return;
27	}
28	printf("only %d senconds left. ", 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("You have only 10 seconds for thinking. ");
59
60	while(1);
61	return 0;
62	}
63

对 于ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF的使用方法类似，当你在setitimer里面设置的定时器为ITIMER_VIRTUAL的时 候，你把sigaction里面的SIGALRM改为SIGVTALARM, 同理，ITIMER_PROF对应SIGPROF。

不过，你可能会注意到，当你用ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF的时候，你拿一个秒表，你会发现程序输出字符串的时间间隔会不止2秒，甚至5-6秒才会输出一个，至于为什么，自己好好琢磨一下^_^

sleep

下面我们来看看用sleep以及usleep怎么实现定时执行任务。

1. #include <signal.h>
2. #include <unistd.h>
3. #include <string.h>
4. #include <stdio.h>
6. static char msg[] = "I received a msg. ";
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;
17. act.sa_handler = show_msg;
18. act.sa_flags = 0;
19. sigemptyset(&act.sa_mask);
20. sigaction(50, &act, NULL);
22. len = strlen(msg);
23. while ( 1 )
24. {
25. sleep(2); /*睡眠2秒*/
26. /*向主进程发送信号，实际上是自己给自己发信号*/
27. sigqueue(getpid(), 50, tsval);
28. }
29. return 0;
30. }

看到了吧，这个要比上面的简单多了，而且你用秒表测一下，时间很准，指定2秒到了就给你输出一个字符串。所以，如果你只做一般的定时，到了时间去执行一个任务，这种方法是最简单的。

时间差

下面我们来看看，通过自己计算时间差的方法来定时：

 

1. #include <signal.h>
2. #include <unistd.h>
3. #include <string.h>
4. #include <stdio.h>
5. #include <time.h>
7. static char msg[] = "I received a msg. ";
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;
19. act.sa_handler = show_msg;
20. act.sa_flags = 0;
21. sigemptyset(&act.sa_mask);
22. sigaction(50, &act, NULL);
24. len = strlen(msg);
25. time(&lasttime);
26. while ( 1 )
27. {
28. time_t nowtime;
29. /*获取当前时间*/
30. time(&nowtime);
31. /*和上一次的时间做比较，如果大于等于2秒，则立刻发送信号*/
32. if (nowtime - lasttime >= 2)
33. {
34. /*向主进程发送信号，实际上是自己给自己发信号*/
35. sigqueue(getpid(), 50, tsval);
36. lasttime = nowtime;
37. }
38. }
39. return 0;
40. }

这个和上面不同之处在于，是自己手工计算时间差的，如果你想更精确的计算时间差，你可以把 time 函数换成gettimeofday，这个可以精确到微妙。

上面介绍的几种定时方法各有千秋，在计时效率上、方法上和时间的精确度上也各有不同，采用哪种方法，就看你程序的需要。