Linux 系统定时机制397

在 Linux 系统中，定时机制至关重要，它允许用户在指定时间执行任务或事件。系统通过各种工具和 API 提供了广泛的定时功能，满足各种需求。

进程内定时

进程内定时允许应用程序在其自己的进程空间内安排定时事件。以下是常用的机制：* alarm() 和 sleep()：这两个函数可以休眠进程，并在指定的秒数后产生信号。
* timerfd_create()：创建带有超时值的事件通知管道。
* epoll_wait()：监听事件通知管道并执行相应的操作。

系统范围定时

系统范围定时允许用户安排在系统范围内执行的任务。以下是常见的机制：* crontab：一种 cron 作业调度程序，用于定期执行命令。
* at：一次性调度程序，用于在指定时间执行命令。
* systemd timers：嵌入在 systemd 管理器中的定时机制。
* System Timer Queue (STQ)：一种内核机制，用于触发及时的软件中断 (IRQ)。

实现

Linux 中的定时机制是通过一种称为 ticker 的核心机制实现的。Ticker 是一个周期性中断，产生一个称为时钟滴答 (tick) 的信号。每个 tick 的时间长度由 CONFIG_HZ 宏确定，通常为 100 毫秒 (10 毫秒/tick)。

当触发定时事件时，内核会创建一个 计时器 对象并将其插入到 计时器队列 中。计时器队列由一个双向链表组成，其中每个计时器都有到期时间。内核每 tick 都会检查队列，并为到期的计时器执行关联的操作。

高分辨率定时

对于需要高分辨率定时的应用程序，Linux 提供了以下机制：* gettimeofday()：以微秒精度获取当前时间。
* clock_gettime()：以纳秒精度获取当前时间，用于高精度计算和测量。
* High-Resolution Timer (HRT)：一种专门的内核定时机制，提供纳秒级精度。

高分辨率定时通常通过在用户空间和内核之间交换计时器信息来实现。这允许用户空间应用程序直接访问高精度计时器，同时仍然受益于内核的事件管理和调度服务。

应用程序

Linux 系统定时机制在广泛的应用程序中发挥着至关重要的作用，包括：* 调度和管理用户进程
* 维护系统时间和日期
* 执行周期性维护任务
* 控制设备和传感器
* 实现各种分布式系统和网络协议

2024-12-25

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