python的time.sleep()有多准确？

Posted 2023-02-19

【中文标题】python的time.sleep()有多准确？

【英文标题】：How accurate is python's time.sleep()?

【发布时间】：2010-11-11 03:44:39

【问题描述】：

我可以给它浮点数，比如

time.sleep(0.5)

但它有多准确？如果我给它

time.sleep(0.05)

它真的会睡大约 50 毫秒吗？

【参考方案1】：

来自documentation：

另一方面，精度 time() 和 sleep() 比 他们的 Unix 等价物：时间是 表示为浮点数， time() 返回最准确的时间 可用（使用 Unix gettimeofday 如有），sleep() 将 接受一个非零分数的时间 （Unixselect用来实现 这个，如果有的话）。

还有more specifically w.r.t. sleep():

暂停给定数字的执行 秒。论据可能是 浮点数来表示 更精确的睡眠时间。实际上 暂停时间可能少于 请求，因为任何捕获的信号 将终止sleep() 以下 执行该信号的捕获 常规。此外，暂停时间可能 比要求的长 任意数量，因为 安排其他活动 系统。

【讨论】：

谁能解释“因为任何捕获的信号都会在执行该信号的捕获例程后终止 sleep()”？它指的是哪些信号？谢谢！

信号就像操作系统管理的通知（en.wikipedia.org/wiki/Unix_signal），这意味着如果操作系统捕获到一个信号，sleep() 会在处理完该信号后完成。

【参考方案2】：

time.sleep 函数的准确性取决于您的底层操作系统的睡眠准确性。对于像普通 Windows 这样的非实时操作系统，您可以休眠的最小时间间隔约为 10-13 毫秒。我已经看到在那段时间的几毫秒内准确的睡眠时间超过了最低 10-13 毫秒。

更新： 就像下面引用的文档中提到的那样，通常在一个循环中进行睡眠，如果它早早唤醒你，它会确保重新进入睡眠状态。

我还应该提到，如果您运行的是 Ubuntu，您可以通过安装 rt 内核包（至少在 Ubuntu 10.04 LTS 中）来试用伪实时内核（带有 RT_PREEMPT 补丁集）。

编辑：更正非实时 Linux 内核的最小睡眠间隔更接近 1 毫秒然后 10 毫秒，但它以不确定的方式变化。

【讨论】：

实际上，Linux 内核在很长一段时间内都默认使用较高的滴答率，因此“最小”睡眠时间比 10 毫秒更接近 1 毫秒。不能保证——即使没有 CPU 争用，其他系统活动也会使内核无法按您的意愿安排您的进程。我认为这就是实时内核试图解决的问题。但是，除非您真的需要实时行为，否则只需使用高滴答率（内核 HZ 设置）即可让您在 Linux 中获得非保证但高分辨率的睡眠，而无需使用任何特殊功能。

是的，你是对的，我尝试使用 Linux 2.6.24-24 并且能够获得非常接近 1000 Hz 的更新率。在我这样做的时候，我也在 Mac 和 Windows 上运行代码，所以我可能会感到困惑。我知道 Windows XP 至少有大约 10 毫秒的滴答率。

在 Windows 8 上我得到了不到 2 毫秒

此外，准确性不仅取决于操作系统，还取决于操作系统在 Windows 和 Linux 上所做的事情，如果他们忙于做更重要的事情sleep() 来自文档“暂停时间可能会更长由于系统中其他活动的调度，而不是任意数量的请求”。

【参考方案3】：

你不能真正保证 sleep() 的任何事情，除非你告诉它它至少会尽最大努力睡觉（信号可以在时间结束之前扼杀你的睡眠，还有很多事情可以让它运行很长时间）。

可以肯定的是，您可以在标准桌面操作系统上获得的最短时间约为 16 毫秒（计时器粒度加上上下文切换时间），但是当您使用'正在尝试睡眠 10 毫秒。

信号、持有 GIL 的其他线程、内核调度乐趣、处理器速度步进等都会对您的线程/进程实际休眠的持续时间造成严重破坏。

【讨论】：

文档中另有说明： > 实际的挂起时间可能少于请求的时间，因为任何捕获的信号都会在执行该信号的捕获例程后终止 sleep()。

啊，公平点，修复了这个帖子，虽然更长的 sleep() 比更短的更可能。

两年半之后......文档仍然存在。在 Windows 上，信号不会终止 sleep()。在 Python 3.2、WinXP SP3 上测试。

是的，但信号先发制人的睡眠是不寻常的，例如KILL，文档还说：“此外，由于系统中其他活动的调度，暂停时间可能比任意数量的请求长。”比较典型。

Singnals 和 Windows 实在是太傻了。在 Windows 上，Python time.sleep() 等待 ConsoleEvent 来捕获诸如 Ctrl-C 之类的东西。

【参考方案4】：

你为什么不知道：

from datetime import datetime
import time

def check_sleep(amount):
    start = datetime.now()
    time.sleep(amount)
    end = datetime.now()
    delta = end-start
    return delta.seconds + delta.microseconds/1000000.

error = sum(abs(check_sleep(0.050)-0.050) for i in xrange(100))*10
print "Average error is %0.2fms" % error

为了记录，我的 HTPC 上出现大约 0.1 毫秒的错误，而我的笔记本电脑上出现了 2 毫秒的错误，两台都是 linux 机器。

【讨论】：

经验测试会给你一个非常狭隘的观点。有许多内核、操作系统和内核配置会影响这一点。较旧的 Linux 内核默认使用较低的滴答率，这会产生更大的粒度。在 Unix 实现中，睡眠期间的外部信号会随时取消它，其他实现可能会有类似的中断。

当然，经验观察是不可转移的。除了操作系统和内核之外，还有很多暂时性的问题会影响这一点。如果需要硬实时保证，则需要考虑从硬件开始的整个系统设计。考虑到 10ms 是最低准确度的说法，我刚刚发现结果相关。我不熟悉 Windows 世界，但大多数 linux 发行版已经运行了一段时间的无滴答内核。随着现在多核的流行，它很可能在接近超时的时候被安排。

【参考方案5】：

人们对于操作系统和内核之间的差异是完全正确的，但我在 Ubuntu 中没有看到任何粒度，而我在 MS7 中看到了 1 毫秒的粒度。建议 time.sleep 的不同实现，而不仅仅是不同的滴答率。顺便说一下，仔细检查表明 Ubuntu 中的粒度为 1μs，但这是由于我用于测量准确性的 time.time 函数。

【讨论】：

有趣的是，Linux 选择总是比要求的睡眠时间略长，而 Microsoft 选择了相反的方法。

@jleahy - linux 方法对我来说很有意义：睡眠实际上是在一段时间内释放执行优先级，之后您再次将自己提交给调度程序（可能会或可能会）不要立即安排你执行）。

你是怎么得到结果的？你能提供源代码吗？该图看起来像是使用不同计时器来测量时间和睡眠的人工制品（原则上，您甚至可以use the drift between the timers as a source of randomness）。

@J.F. Sebastian - 我使用的函数在 socsci.ru.nl/wilberth/computer/sleepAccuracy.html 中。那里的第三张图显示了与您看到的类似的效果，但只有 1‰。

@J.F. Sebastian 我在 windows 上使用 time.clock()

【参考方案6】：

这是我对威尔伯特回答的后续：Mac OS X Yosemite 也是如此，因为它还没有被提及太多。

看起来很多时候它的睡眠时间大约是您请求时间的 1.25 倍，有时睡眠时间是您请求时间的 1 到 1.25 倍。它几乎从不（大约 1000 个样本中的两次）睡眠时间远远超过您请求的时间的 1.25 倍。

此外（未明确显示）1.25 的关系似乎保持得很好，直到您低于大约 0.2 毫秒，之后它开始变得有点模糊。此外，在请求的时间超过 20 毫秒后，实际时间似乎比您请求的长约 5 毫秒。

同样，sleep() 在 OS X 中的实现似乎与在 Windows 或 Wilbert 使用的任何 Linux 内核中完全不同。

【讨论】：

能否将基准测试的源代码上传到 github/bitbucket？

我在我的机器上试过it。 The result is similar to @Wilbert's answer.

我猜睡眠本身是准确的，但 Mac OS X 调度不够准确，无法提供足够快的 CPU 速度，从而延迟从睡眠中唤醒。如果准确的唤醒时间很重要，似乎应该将睡眠设置为实际请求的 0.75 倍，并检查唤醒后的时间，并在正确的时间重复睡眠越来越少。

【参考方案7】：

一个小修正，有几个人提到可以通过信号提前结束睡眠。在the 3.6 docs 它说，

在 3.5 版更改：该函数现在至少休眠几秒，即使 睡眠被信号中断，除非信号处理程序 引发异常（请参阅PEP 475 了解基本原理）。

【参考方案8】：

最近在 Windows 10 上的 Python 3.7 上对此进行了测试。精度约为 1 毫秒。

【讨论】：

你是如何测试它的？

【参考方案9】：

def start(self):
    sec_arg = 10.0
    cptr = 0
    time_start = time.time()
    time_init = time.time()
    while True:
        cptr += 1
        time_start = time.time()
        time.sleep(((time_init + (sec_arg * cptr)) - time_start ))

        # AND YOUR CODE .......
        t00 = threading.Thread(name='thread_request', target=self.send_request, args=([]))
        t00.start()

不要使用变量传递sleep()的参数，必须将计算直接插入到sleep()中

---

还有我的终端机的回归

1 ────── 17:20:16.891 ────────────────────

2 ────── 17:20:18.891 ────────────────────

3 ────── 17:20:20.891 ────────────────────

4 ────── 17:20:22.891 ────────────────────

5 ────── 17:20:24.891 ────────────────────

....

689 ──── 17:43:12.891 ────────────────────

690 ─── 17:43:14.890 ────────────────────

691──── 17:43:16.891────────────────────

692──── 17:43:18.890────────────────────

693 ──── 17:43:20.891 ────────────────────

...

727──── 17:44:28.891────────────────────

728 ──── 17:44:30.891 ────────────────────

729 ──── 17:44:32.891 ────────────────────

730 ──── 17:44:34.890 ────────────────────

731 ──── 17:44:36.891 ────────────────────

【参考方案10】：

如果您需要更精确或更短的睡眠时间，请考虑自己制作：

import time

def sleep(duration, get_now=time.perf_counter):
    now = get_now()
    end = now + duration
    while now < end:
        now = get_now()

【讨论】：

为什么不只是在 time.sleep() 后面实现呢？这对于短睡眠值效果更好。

很好的回答。谢谢！这就是我要找的:)

【参考方案11】：

def test():
    then = time.time()  # get time at the moment
    x = 0
    while time.time() <= then+1:  # stop looping after 1 second
        x += 1
        time.sleep(0.001)  # sleep for 1 ms
    print(x)

在 windows 7 / Python 3.8 上为我返回了 1000，即使我将睡眠值设置为 0.0005

完美的 1 毫秒