定时器间隔定时器信号

Posted on 2016-03-23 11:30 bw_0927 阅读(363) 评论(0) 收藏举报

http://www.zyfforlinux.cc/2014/10/20/%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E6%93%8D%E4%BD%9C%E8%AF%A6%E8%A7%A3-%E4%B8%8A/

信号的应用

结合定时器和间隔计时器实现一些多任务
下面先简单的介绍下定时器和间隔计时器。
- 定时器:

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
非阻塞函数，定时时间到了就发送SIGALRM信号，如果在alarm之前已经调用了alarm并且时间没有到的话，那么此次返回之前alarm剩余的时间，否则返回0。

#include <sys/time.h>
int getitimer(int which, struct itimerval *curr_value);
int setitimer(int which, //计时方式     可以选择 ITIMER_REAL/ITIMER_VIRTUAL/ITIMER_PROF
const struct itimerval *new_value,//时间参数
     struct itimerval *old_value //上一次设置的定时器
 );

struct itimerval {
   struct timeval it_interval; /* next value */ 间隔时间       
   struct timeval it_value;    /* current value */ 延迟时间      //延时it_value后，第一次触发SIGALRM信号，之后每隔it_iterval时间后触发一次
};

struct timeval {
   long tv_sec;                /* seconds */
   long tv_usec;               /* microseconds */
};
间隔计数器，首先在it_value秒后会产生SIGALRM信号，以后每隔it_interval秒后都会产生SIGALARM信号



- 结合间隔计数器实现多任务案例:- 间隔计时器:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<curses.h>
#include<time.h>
#include <sys/time.h>
#include<signal.h>
void end();
void init();
void task1();
void task2(int signum);

int main()
{
    struct itimerval itm;
    //间隔时间
    itm.it_interval.tv_sec=2;
    itm.it_interval.tv_usec=0;
    //延迟时间
    itm.it_value.tv_sec = 5;
    itm.it_value.tv_usec =0;
    init();
    signal(SIGALRM,task2);
    //加入间隔计数器执行任务二
    setitimer(ITIMER_REAL,&itm,NULL);
    //执行任务一
    task1();


}
void init()
{
    initscr();
    box(stdscr,0,0);
    noecho();

}

void task1()
{
    time_t tm;
    char *tmstr;
    while(1){
            time(&tm);
            tmstr = ctime(&tm);
            mvprintw(10,20,"%s",tmstr);
            refresh();
    }
}

void task2(int signum)
{
    int num=rand()%100;
    mvprintw(5,15,"%d",num);
    refresh();
}

void end()
{
    endwin();
}

上面是一个利用信号+间隔计时器实现的一个多任务，主任务显示不停的显示时间，第二个任务，则是每隔几秒显示一个随机数，这两个任务很好的共存。

进程间通信传递数据

struct sigaction
	{
		void (*sa_handle)(int); //信号处理函数的地址，或者是SIG_IGN SIG_DFL
		void (*sa_sigaction)(int,siginfo_t*,void*);
		sigset_t sa_mask; //要屏蔽的信号集
		int sa_flags;//SA_SIGINFO
		void     (*sa_restorer)(void); //保留成员
	}
其中void (*sa_handle)(int) 和 void (*sa_sigaction)(int,siginfo_t*,void*); 只选其中之一取决于flags,如果sa_flasg=0那么就是前者，相当于普通的信号处理函数
如果sa_flasg=SA_SIGINFO 那么就是后者.
siginfo_t {
   int      si_signo;    /* Signal number */ 
   int      si_errno;    /* An errno value */
   int      si_code;     /* Signal code */
   int      si_trapno;   /* Trap number that caused
                            hardware-generated signal
                            (unused on most architectures) */
   pid_t    si_pid;      /* Sending process ID */
   uid_t    si_uid;      /* Real user ID of sending process */
   int      si_status;   /* Exit value or signal */
   clock_t  si_utime;    /* User time consumed */
   clock_t  si_stime;    /* System time consumed */
   sigval_t si_value;    /* Signal value */
   int      si_int;      /* POSIX.1b signal */
   void    *si_ptr;      /* POSIX.1b signal */
   int      si_overrun;  /* Timer overrun count; POSIX.1b timers */
   int      si_timerid;  /* Timer ID; POSIX.1b timers */
   void    *si_addr;     /* Memory location which caused fault */
   int      si_band;     /* Band event */
   int      si_fd;       /* File descriptor */
}

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
   union sigval {
       int   sival_int;  //可以传递两种类型的数据，整型或一个指针
       void *sival_ptr;
   };

使用示列:
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
void handle(int s,siginfo_t* info,void *d)
{
        printf("接受到的数据:%d\n",info->si_int);
}

main()
{
        struct sigaction act={0};
        act.sa_sigaction=handle;
        sigemptyset(&act.sa_mask);
        sigaddset(&act.sa_mask,SIGINT);
        act.sa_flags=SA_SIGINFO;
        sigaction(SIGUSR1,&act,0);
        printf("pid:%d\n",getpid());
        while(1);
}

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
main()
{
        union sigval val;
        val.sival_int=8888;
        sigqueue(pid,SIGUSR1,val); //pid是上面程序输出的pid向上面这个程序发送带有数据的信号
}
程序输出:
[root@localhost apue]# ./a.out 
pid:11214
接受到的数据:8888

int raise(int sig);
允许进程向自身发送信号


＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
http://blog.csdn.net/solstice/article/details/6173563

Linux 时间函数

Linux 的计时函数，用于获得当前时间：

time(2) / time_t （秒）
ftime(3) / struct timeb （毫秒）
gettimeofday(2) / struct timeval （微秒）
clock_gettime(2) / struct timespec （纳秒）
gmtime / localtime / timegm / mktime / strftime / struct tm （这些与当前时间无关）

定时函数，用于让程序等待一段时间或安排计划任务：

sleep
alarm
usleep
nanosleep
clock_nanosleep
getitimer / setitimer
timer_create / timer_settime / timer_gettime / timer_delete
timerfd_create / timerfd_gettime / timerfd_settime

我的取舍如下：

（计时）只使用 gettimeofday 来获取当前时间。
（定时）只使用 timerfd_* 系列函数来处理定时。

gettimeofday 入选原因：（这也是 muduo::Timestamp class 的主要设计考虑）

time 的精度太低，ftime 已被废弃，clock_gettime 精度最高，但是它系统调用的开销比 gettimeofday 大。
在 x86-64 平台上，gettimeofday 不是系统调用，而是在用户态实现的（搜 vsyscall），没有上下文切换和陷入内核的开销。
gettimeofday 的分辨率 (resolution) 是 1 微秒，足以满足日常计时的需要。muduo::Timestamp 用一个 int64_t 来表示从 Epoch 到现在的微秒数，其范围可达上下 30 万年。

timerfd_* 入选的原因：

sleep / alarm / usleep 在实现时有可能用了信号 SIGALRM，在多线程程序中处理信号是个相当麻烦的事情，应当尽量避免。（近期我会写一篇博客仔细讲讲“多线程、RAII、fork() 与信号”）
nanosleep 和 clock_nanosleep 是线程安全的，但是在非阻塞网络编程中，绝对不能用让线程挂起的方式来等待一段时间，程序会失去响应。正确的做法是注册一个时间回调函数。
getitimer 和 timer_create 也是用信号来 deliver 超时，在多线程程序中也会有麻烦。timer_create 可以指定信号的接收方是进程还是线程，算是一个进步，不过在信号处理函数(signal handler)能做的事情实在很受限。
timerfd_create 把时间变成了一个文件描述符，该“文件”在定时器超时的那一刻变得可读，这样就能很方便地融入到 select/poll 框架中，用统一的方式来处理 IO 事件和超时事件，这也正是 Reactor 模式的长处。我在一年前发表的《Linux 新增系统调用的启示》中也谈到这个想法，现在我把这个想法在 muduo 网络库中实现了。
传统的 Reactor 利用 select/poll/epoll 的 timeout 来实现定时功能，但 poll 和 epoll 的定时精度只有毫秒，远低于 timerfd_settime 的定时精度。

必须要说明，在 Linux 这种非实时多任务操作系统中，在用户态实现完全精确可控的计时和定时是做不到的，因为当前任务可能会被随时切换出去，这在 CPU 负载大的时候尤为明显。但是，我们的程序可以尽量提高时间精度，必要的时候通过控制 CPU 负载来提高时间操作的可靠性，在程序在 99.99% 的时候都是按预期执行的。这或许比换用实时操作系统并重新编写并测试代码要经济一些。

关于时间的精度(accuracy)问题我留到专题博客文章中讨论，它与分辨率(resolution)不完全是一回事儿。时间跳变和闰秒的影响与应对也不在此处展开讨论了。

在非阻塞服务端编程中，绝对不能用 sleep 或类似的办法来让程序原地停留等待，这会让程序失去响应，因为主事件循环被挂起了，无法处理 IO 事件。这就像在 Windows 编程中绝对不能在消息循环里执行耗时的代码一样，会让程序界面失去响应。

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