Linux使用一個(gè)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)設(shè)置任意數(shù)量定時(shí)器功能

更新時(shí)間：2017年08月09日 17:12:16 作者：項(xiàng)海龍

本例子是為了實(shí)現(xiàn)使用Linux下的一個(gè)定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)任一數(shù)量的定時(shí)器功能。對(duì)linux使用一個(gè)定時(shí)器設(shè)置任意數(shù)量定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)代碼感興趣的朋友一起學(xué)習(xí)吧

為什么需要這個(gè)功能，因?yàn)榇蠖鄶?shù)計(jì)算機(jī)軟件時(shí)鐘系統(tǒng)通常只能有一個(gè)時(shí)鐘觸發(fā)一次中斷。當(dāng)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)時(shí)，我們會(huì)想要多個(gè)定時(shí)器的時(shí)鐘跟蹤并發(fā)這樣可以生成正確的時(shí)間重疊，操作系統(tǒng)這樣做。

本例子是為了實(shí)現(xiàn)使用Linux下的一個(gè)定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)任一數(shù)量的定時(shí)器功能。

首先我們需要一些數(shù)據(jù)類型用來(lái)描述時(shí)鐘數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

#include <stdio.h>
#include<time.h>
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAX_TIMERS ... 最大時(shí)鐘數(shù)量
typedef timerval TIME; 定義時(shí)間類型
#define VERY_LONG_TIME ... 最大時(shí)間長(zhǎng)度
struct timer {
int inuse; 時(shí)鐘是否可用
TIME time; 定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度
char *event; 是否超時(shí)
} timers[MAX_TIMERS]; /* set of timers */

每個(gè)定時(shí)器都以這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述，第一個(gè)成員用來(lái)描述時(shí)鐘是否正在使用，第二個(gè)成員是這個(gè)定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，第三個(gè)成員是是一個(gè)指針，*event初始化應(yīng)該為0，當(dāng)他被置為1，我們知道這個(gè)定時(shí)器已經(jīng)超時(shí)了，和他相關(guān)的任務(wù)可以執(zhí)行。

接下來(lái)是定時(shí)器數(shù)組的初始化，這里將每個(gè)時(shí)鐘inuse成員設(shè)置為FALSE,表示時(shí)鐘不可用。

void
timers_init() {
struct timer *t;
for (t=timers;t<&timers[MAX_TIMERS];t++)
t->inuse = FALSE;
}

現(xiàn)在開(kāi)始是結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)部分

首先寫(xiě)到的timer_undeclare這個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)與后面的timer_declare相對(duì)立。主要作用是清除一個(gè)定時(shí)器。

有很多方法可以用來(lái)保存定時(shí)器的定時(shí)記錄。沒(méi)有復(fù)雜時(shí)鐘硬件的機(jī)器通常在每一個(gè)時(shí)鐘周期處理一個(gè)中斷處理程序。然后軟件就在處理程序中獲取系統(tǒng)時(shí)間，然后判斷是否設(shè)置的定時(shí)器超時(shí)。

很多比較聰明的機(jī)器可以在硬件中設(shè)置定時(shí)時(shí)間，一旦時(shí)間超時(shí)，就觸發(fā)一個(gè)硬件中斷。這同樣適用與軟件中斷。

他們通過(guò)一個(gè) 定義一個(gè)time_now來(lái)記錄當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間，volatile告訴機(jī)器每次從寄存器取值，防止數(shù)據(jù)被系統(tǒng)優(yōu)化。

volatile TIME time_now

接下來(lái)定義一系列數(shù)據(jù)來(lái)記錄 timer_next 指接下來(lái)要我們想要計(jì)時(shí)的定時(shí)器。time_timer_set保存最后一次獲取的系統(tǒng)時(shí)間。

struct timer *timer_next = NULL;/* timer we expect to run down next */
TIME time_timer_set;  /* time when physical timer was set */
//取消一個(gè)定時(shí)器
void timer_undeclare(struct timer *t)
{
　　disable_interrupts();
　　if(!t->inuse)
　　{
　　　　enable_interrupts();
　　　　return ;
　　}
　　t->inuse=0;
　　if(t==timer_next)
　　{
　　　　if(time(&time_now)<0)
　　　　perror("time error");
　　　　timers_update(time_now-time_timer_set);  
　　　　if(timer_next)
　　　　{
　　　　　　start_physical_timer(&timer_next->time);
　　　　　　time_timer_set=time_now;
　　　　}
　　}
　　enable_interrupts();
}

timer_undeclare作用為取消一個(gè)定時(shí)器。首先讓中斷失效，這很重要，因?yàn)闀r(shí)鐘數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)是在各進(jìn)程中共享的，是可以在其他中斷中被修改的，為了防止不必要的錯(cuò)我，這個(gè)取消操作應(yīng)該為一個(gè)原子操作。開(kāi)始我們先檢測(cè)是否這個(gè)時(shí)鐘已經(jīng)無(wú)效了。如果有效，則設(shè)置inuse使其失效。如果我們要取消的定時(shí)器正好是下一個(gè)期望等待的定時(shí)器。那我們要重新指定下一個(gè)期望等待的定時(shí)器。在此之前所有定時(shí)器都要更新一下前一個(gè)定時(shí)器已經(jīng)走過(guò)的時(shí)間。

接下來(lái)我們看到timers_update（time_t ti）函數(shù)

//更新定時(shí)器表時(shí)間
void timers_update(time_t time)
{
　　static struct timer timer_last={
　　0,
　　{},
　　NULL
　　};
　　timer_last.time.tv_sec=10;
　　struct timer *t;
　　timer_next=&timer_last;
　　for(t=timers;t<&timers[MAX_TIMERS];t++)
　　{
　　　　if(t->inuse)
　　　　{
　　　　　　if(time<t->time.tv_sec){
　　　　　　t->time.tv_sec-=time;
　　　　　　if(t->time.tv_sec<\
　　　　　　timer_next->time.tv_sec)
　　　　　　　　timer_next=t;
　　　　　　}else
　　　　　　{
　　　　　　　　*(t->event)=1;
　　　　　　　　t->inuse=0;
　　　　　　}
　　　　}
　　}
　　if(!timer_next->inuse)timer_next=0;
}

此函數(shù)作用是更新所有有效定時(shí)器的時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)將timer_next指向當(dāng)前延時(shí)時(shí)間最短的一個(gè)定時(shí)器。如沒(méi)有定時(shí)器，則將timer_next設(shè)置為空。

timer_declare 加入一個(gè)定時(shí)器

struct timer * timer_declare(TIME *ti,char *event)
{
　　struct timer *t;
　　disable_interrupts();
　　for(t=timers;t<&timers[MAX_TIMERS];t++)
　　{
　　　　if(!t->inuse)break;
　　}
　　if(t==&timers[MAX_TIMERS])
　　{
　　　　enable_interrupts();
　　　　return 0;
　　}
　　t->event=event;
　　t->time.tv_sec=ti->tv_sec;
　　t->time.tv_usec=ti->tv_usec;
　　if(!timer_next)
　　{
　　　　if(time(&time_now)<0)
　　　　perror("time() error");
　　　　time_timer_set=time_now;
　　　　start_physical_timer(&((timer_next=t)->time));  
　　}else if((ti->tv_sec+time_now)<(\
　　timer_next->time.tv_sec+time_timer_set))
　　{
　　　　if(time(&time_now)<0)
　　　　perror("time error");
　　　　timers_update(time_now-time_timer_set);
　　　　time_timer_set=time_now;
　　　　start_physical_timer(&((timer_next=t)->time));
　　}else
　　{
　　}
　　t->inuse=1;
　　enable_interrupts();
　　return t;
}

首先找到一個(gè)可用的定時(shí)器表項(xiàng)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)。

接下來(lái)判斷如果timer_next為空，那么說(shuō)明定時(shí)器表項(xiàng)沒(méi)有定時(shí)器需要定時(shí)，那我們直接將timer_next指向新加入定時(shí)器，開(kāi)始計(jì)時(shí)。

如果新加入定時(shí)器需要延時(shí)時(shí)間比當(dāng)前正在延時(shí)的定時(shí)器的剩余時(shí)間還要短，則更新定時(shí)器表，并計(jì)時(shí)當(dāng)前加入的定時(shí)器。

在處理完當(dāng)前定時(shí)器事件后，將新加入的定時(shí)器的inuse置1.

接下來(lái)是定時(shí)器中斷處理函數(shù)

//定時(shí)器中斷處理函數(shù)
void timer_interrupt_hander(int signo)
{
　　printf("interrupt_hander\n");
　　if(time(&time_now)<0)
　　　　perror("time() error");
　　timers_update(time_now-time_timer_set);
　　if(timer_next)
　　{
　　　　time_timer_set=time_now;
　　　　start_physical_timer(&timer_next->time);  
　　}
}

這里我們打印一串字符來(lái)證明定時(shí)器時(shí)間的觸發(fā)，首先要做的先更新定時(shí)器表，然后將time_timer_set設(shè)置成當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)定時(shí)器事件，直到所有定時(shí)器都處理完畢。

接下來(lái)幾個(gè)是LINUX系統(tǒng)相關(guān)函數(shù)

//失效定時(shí)器中斷
void disable_interrupts()
{sigset_t new_mask;
sigemptyset(&new_mask);
sigaddset(&new_mask,SIGALRM);
if(sigprocmask(SIG_BLOCK,&new_mask,NULL)<0)
perror("SIG_BLOCK error");
}
//使能定時(shí)器中斷
void enable_interrupts()
{
sigset_t new_mask;
sigemptyset(&new_mask);
sigaddset(&new_mask,SIGALRM);
if(sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&new_mask,NULL)<0)
perror("SIG_UNBLOCK error");
}
//開(kāi)啟一個(gè)定時(shí)器工作
void start_physical_timer(TIME* time)
{
if(signal(SIGALRM,timer_interrupt_hander)==SIG_ERR)
perror("signal error");  
struct itimerval new_value;
sigset_t zero_mask;
sigemptyset(&zero_mask);
new_value.it_value.tv_sec=time->tv_sec;
new_value.it_value.tv_usec=time->tv_usec;
new_value.it_interval.tv_sec=0;
new_value.it_interval.tv_usec=0;
setitimer(ITIMER_REAL,&new_value,NULL);
sigsuspend(&zero_mask);
}

主函數(shù)測(cè)試部分

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include"multtime.h"
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
  pid_t pid;
  TIME time1,time2,time3;
  time1.tv_sec=6;
  time1.tv_usec=0;
  time2.tv_sec=4;
  time2.tv_usec=0;
  time3.tv_sec=2;
  time3.tv_usec=0;
  timer_init();
  if((pid=fork())<0)
  {
    perror("fork() error");
  }
  else if(pid==0)
  {
    printf("child 1\n");
    timer_undeclare(timer_declare(&time1,0));
  }
  else 
  {  
    if((pid=fork())<0)
    {
      perror("fork error");
    }
    else if(pid==0)
    {
      printf("child 2\n");
      timer_undeclare(timer_declare(&time3,0));
    }
    else
    {
      printf("parent\n");
      timer_undeclare(timer_declare(&time2,0));
    }
  }
  exit(0); 
}

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

parent
child 2
child 1
interrupt_hander
interrupt_hander
interrupt_hander

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的Linux使用一個(gè)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)設(shè)置任意數(shù)量定時(shí)器功能，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！

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