Linux C/C++定时器

1. 定时接口

• sleep函数族： sleep，usleep，nanosleep，clock_nanosleep

　　　  特点：有一定的精度，但是会使线程挂起。

• 信号：alarm，setitimer

　　   特点：采用了信号SIGALRM，由于SIGALRM信号不可靠，会造成超时通知不可靠，而且多线程中处理信号比较复杂。

• Linux定时接口：timer_create/timer_settime

　　   特点：先创建，再设置。创建时可以配置回调；精度在纳秒级别；需要librt库；想要与业务程序配合，需要进行一定的封装，封装成本比较高。

• 具有定时功能的API： 多路复用。在Linux上的多路复用机制有select/poll/epoll。

　　　　 特点：poll/epoll是毫秒级的(millisecond),select超时参数是struct timeval，是微秒级的(microsecond)。

　　　　　　  epoll的优势很明显，能将定时功能完美的融入已有的event loop里，有着天然的高并发的能力，millisecond级的精度也足够用。

 

2. 系统时间

• time　　 特点：精度太低，不适合精确定时。

• ftime　　特点：毫秒级精度，但是被废弃了。

• gettimeofday　　特点：使用了vdso技术，精度达到微秒级，并且在x86-64平台上该函数的调用不是系统调用(vdso)，POSIX.1-2008中也将这个函数废弃了。

• Time Stamp Counter 使用汇编指定获取时间戳的计数器，精度应该是最高的，效率可能也应该是最高的。

　　　　特点： 一条汇编指令rdtscp即可，libco就是优先使用这个方法获取时间的。

• clock_gettime　　默认是nanosecond 级精度，是系统调用(_sys_clock_gettime())，会有开销。

　　　　特点：调用频繁的话，可能造成损失性能。但是Linux 2.6.32后可以指定参数 CLOCK_REALTIME_COARSE 和 CLOCK_MONOTONIC_COARSE，粗粒度地获取时间，而不需要发生上下文切换。

　　　　　　　和gettimeofday()一样也是vdso技术，使用_COARSE后缀获取的时间，精度是millisecond级。

 

3. 定时器的设计

　　从上述的总结，开源实现和别人的总结中多路复用模式可以达到更好的精度和并发。

　　epoll 每次只能设置一个超时时间，不能满足需求。

　　① 结合clock_gettime获取系统时间，然后再设置epoll_wait的定时时间。

　　　　这种设计下需要使用容器保存所有的定时时间，epoll每次配置最快超时的时间为epoll_wait的定时时间。

　　　　需要选择合适的超时时间保存的容器，保证可以用O(1)获取到最小的那个超时时间。

　　② 结合Timerfd API

　　　　Linux内核2.6.25版本中添加的接口，把超时事件触发为文件描述符，超时发生后，文件描述符可读。

　　　　这种机制下超时事件成为了普通的IO事件，也可以设置阻塞/非阻塞，timerfd的精度达到了纳秒级。

　　　　Note：libevent2.1中也支持了timerfd，特点是：高效，精确。

　　　　　　每一个超时事件都用timerfd_create()创建对应的fd，放到epoll中统一管理。

　　　　　　每增加一个定时事件，需要增加3个系统调用。文件描述符是稀缺资源。定时器过多会浪费。

　　　　　　libevent使用的方法：每个event loop共享一个timerfd，每次循环事件之前，取出最近一个超时事件的时间，将timerfd设置为这个超时时间。

 

4. 超时时间的容器

• 最小堆实现

　　　　libevent 使用的这种模式。

• 时间轮实现

　　　　libco 使用的这种模式。

• 最小堆和时间轮的时间复杂度

　　　　Type　　　　      add　　　　　  exec
　　　　list　　　　      O(1)　　　　　　O(n)
　　　　min-heap　　      O(lgn)　　　　　O(1)
     time wheel       O(1)　　　　　　O(n)

 

标签：定时器,epoll,C++,时间,timerfd,Linux,定时,超时,精度
来源： https://www.cnblogs.com/yangdadahome/p/14968115.html