linux定时器使用

Posted 2021-09-05 无痕幽雨

我们常常有设置系统在某一时间执行相应动作的需求，比如设置电脑什么时候自动锁屏，什么时候自动关机，设置应用程序什么时候自动运行，什么时候自动退出。这些与时间相关的功能，都需要依靠操作系统中的定时器来实现。

　　linux中定时器的使用原理很简单，你只需设置一个超时时间和相应的执行函数，系统就会在超时的时候执行一开始设置的函数。超时的概念有点模糊，它指的是你设定一个时间，如果当前的时间超过了你设定的时间，那就超时了。比如说，你设置五分钟后系统自动关机，系统会记住五分钟后的具体时间，也就是当前时间再加上五分钟。过了五分钟后，系统当前时间已经比刚才设置的具体时间大了，出现超时，于是运行超时行为。

　　在linux中，使用alarm函数可以设置一个定时器，当定时器超时的时候，会产生SIGALRM信号。因此，要设置超时行为，就得在SIGALRM信号上设置相应的函数。

　　包含头文件：#include <unistd.h>

　　函数原型：unsigned int alarm(unsigned int seconds);

　　具体例子如下：　　

#include <stdio.h>
#include <signal.h> 
#include <unistd.h>

void SigFun(int signo){
    printf("SigFun is running\\n");
}

int main(){
    if(signal(SIGALRM, SigFun) == SIG_ERR){
        perror("signal\\n");
　　　　 return -1;
    }
    alarm(5);
    pause();
}

在linux中，一个进程只能有一个定时器，因此当一个进程需要设置多个定时行为时，需要采取相应的措施，使得一个定时器可以实现多个定时。主要的方法有两种，一种叫时间链，一种叫时间堆。

　　时间链是将所有定时行为以链表的方式连在一起，同时在进程中维护一个固定时间超时的定时器。当定时器超时的时候，检查链表上所有的行为是否超时，如果有超时的行为，则运行其行为，并将其从链表中删除。这用方法最大的坏处就是需要固定时间遍历整个链表，造成了比较大的开销。

　　时间堆是将所有定时行为以最小堆的方式组织起来，并且在进程中维护一个以堆顶为超时时间的定时器。当定时器超时时，检查堆顶行为是否超时，如果超时，则运行该行为，并将其从堆顶删除，接着继续检查；如果堆顶行为未超时，则用其超时时间继续设置定时器。时间堆不用固定时间去检查所有定时行为，只需在超时的时候运行相应的超时行为，效率比时间链高。

　　在linux中，alarm函数是以秒计时的，当有时我们需要更小的时间单位去设置行为，比如毫秒，应该怎么办呢？linux提供setitimer函数，可以提供更精确的定时器。

　　包含头文件：#include <sys/time.h>

　　函数原型：int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);

　　参数：

　　int which有三种选择：

　　ITIMER_REAL：decrements in real time, and deliversSIGALRM upon expiration.

　　ITIMER_VIRTUAL：decrements only  when  the  process  is  executing,  anddeliversSIGVTALRM upon expiration.

　　ITIMER_PROF：decrements  both  when the process executes and when the system is executing on behalf of the  process. Coupledwith  ITIMER_VIRTUAL, this timer is usually used to profile the time spent by the application in user and  kernel space.  SIGPROF is delivered

　　其中，which为定时器类型，3中类型定时器如下：

　　ITIMER_REAL : 以系统真实的时间来计算，它送出SIGALRM信号。　　

　　ITIMER_VIRTUAL : -以该进程在用户态下花费的时间来计算，它送出SIGVTALRM信号。　　

　　ITIMER_PROF : 以该进程在用户态下和内核态下所费的时间来计算，它送出SIGPROF信号。

　　第二个参数指定间隔时间，第三个参数用来返回上一次定时器的间隔时间，如果不关心该值可设为NULL。

　　it_interval指定间隔时间，it_value指定初始定时时间。如果只指定it_value，就是实现一次定时；如果同时指定 it_interval，则超时后，系统会重新初始化it_value为it_interval，实现重复定时；两者都清零，则会清除定时器。　　

　　tv_sec提供秒级精度，tv_usec提供微秒级精度，以值大的为先，注意1s = 1000000us。　

　　如果是以setitimer提供的定时器来休眠，只需阻塞等待定时器信号就可以了。

　　setitimer()调用成功返回0，否则返回-1。

　　const struct itimerval *new_value的数据结构如下:

struct itimerval {
    struct timeval it_interval; /* 第一次超时以后每次超时的时间 */
    struct timeval it_value; /* 第一次超时的时间 */
};
struct timeval {
    long tv_sec; /* seconds */
    long tv_usec; /* microseconds */
};

　　struct itimerval *old_value是原来设置的时间，如果不需要用到，可以用NULL

　　成功调用返回0，失败返回-1。

　　具体例子如下：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>

void SigFun(int signo){
    printf("SigFun is running\\n");    
}

int main(){
    if(signal(SIGALRM, SigFun) == SIG_ERR){
        perror("signal\\n");
        return -1;
    }
    
    struct itimerval tv;
    tv.it_value.tv_usec = 500000;
    tv.it_value.tv_sec = 0;
    tv.it_interval.tv_usec = 300000;
    tv.it_interval.tv_sec = 0;
    
    if(setitimer(ITIMER_REAL, &tv, NULL) != 0){
        perror("setitimer\\n");
        return -1;
    }

    while(true){
        pause();
    }
}