关于各种延时.pdf

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1、关于各种延时在 Linux 中，如果是应用层下的一些应用，我们可以：1） 调用 unsigned int sleep(unsigned int second);函数去定时， 这个时候它是秒级的；头文件为；2）调用 int usleep(useconds_t);函数去定时，这个时候它是微秒级的；头文件为；3）调用高精度睡眠 int nanosleep(const struct timespec * rep, struct timespec *rem);是一个相比标准 UNIX 的 sleep 调用具有更高高精度的版本。 和普通的 sleep 调用计算整秒数不同，nanosleep 接受一个指向一

2、个 struct timespec 对象的指针作为参数，它可以表示毫微秒（nanosecond，十亿分之一秒）的时间。然而，了解Linux 内核的工作细节后可知， nanosleep 所提供的真正精确度是 10 毫秒比sleep 提供的要精确。这个附加的精确度非常有用，比如说，可以根为反复进行的任务设置更短的间隔。struct timespec 由两部分构成：tv_sec 表示整秒数部分；tv_nsec 则表示毫微秒。tv_nesc 的值必须小于 109。nanosleep 相比 sleep 具有另一个优点。与 sleep 相同，nanosleep 调用可以被信号中断，这是 errno 将被设

3、置为 EINTR 而调用将返回 -1。但是，nanosleep 的第二个参数，另一个指向 struct timespec 对象的指针，如果不为 NULL 则在这种情况下它将被写入剩余的时间（这就是所请求的睡眠时间和实际睡眠时间的差)。这使重新开始睡眠变的很容易。 头文件 。以下是内核中的：1.udelay(); mdelay(); ndelay();实现的原理本质上都是忙等待，ndelay 和 mdelay 都是通过 udelay 衍生出来的，我们使用这些函数的实现往往会碰到编译器的 警告implicit declaration of function udelay，这往往是由于头文件的使用不

4、当造成的。在 include/asm-?/delay.h 中定义了 udelay（），而在 include/linux/delay.h 中定义了 mdelay 和 ndelay.udelay 一般适用于一个比较小的 delay， 如果你填的数大于2000，系统会认为你这个是一个错误的 delay 函数，因此如果需要 2ms 以上的delay 需要使用 mdelay 函数。2.由于这些 delay 函数本质上都是忙等待，对于长时间的忙等待意味这无谓的耗费着 cpu 的资源，因此对于毫秒级的延时，内核提供了 msleep，ssleep 等函数，这些函数将使得调用它的进程睡眠参数指定的时间。那么，在

5、 Windows 中呢：1）我们很快想到 Sleep()；头文件然后再 VC+中，找到了一篇不错的文章，转自这里，内容如下：方法一：VC 中的 WM_TIMER 消息映射能进行简单的时间控制。首先调用函数SetTimer()设置定时 间隔， 如SetTimer(0,200,NULL)即为设置200ms的时间间隔。然后在应用程序中增加定时响应函数 OnTimer()， 并在该函数中添加响应的处理语句，用来完成到达定时时间的操作。这种定时方法非常 简单，可以实现一定的定时功能，但其定时功能如同 Sleep()函数的延时功能一样，精度非常低，最小 计时精度仅为 30ms，CPU 占用低，且定时器消息

6、在多任务操作系统中的优先级很低，不能得到及时响 应，往往不能满足实时控制环境下的应用。只可以用来实现诸如位图的动态显示等对定时精度要求不高的情况。如示例工程中的Timer1。方法 二：VC 中使用 sleep()函数实现延时，它的单位是 ms，如延时 2 秒，用sleep(2000)。精度非常 低，最小计时精度仅为 30ms，用 sleep 函数的不利处在于延时期间不能处理其他的消息，如果时间太 长，就好象死机一样，CPU 占用率非常高，只能用于要求不高的延时程序中。如示例工程中的 Timer2。方法三：利用 COleDateTime 类和 COleDateTimeSpan 类结合 WINDO

7、WS 的消息处理过程来实现秒级延时。如示例工程中的 Timer3 和 Timer3_1。以下是实现2 秒的延时代码：COleDateTimestart_time = COleDateTime:GetCurrentTime();COleDateTimeSpan end_time= COleDateTime:GetCurrentTime()-start_time;while(end_time.GetTotalSeconds() 2) /实现延时 2 秒MSGmsg;GetMessage(&msg,NULL,0,0);TranslateMessage(&msg);DispatchMessage(&m

8、sg);/以上四行是实现在延时或定时期间能处理其他的消息，/虽然这样可以降低 CPU 的占有率，/但降低了延时或定时精度，实际应用中可以去掉。end_time = COleDateTime:GetCurrentTime()-start_time;/这样在延时的时候我们也能够处理其他的消息。方法四：在精度要求较高的情况下，VC 中可以利用 GetTickCount()函数，该函数的返回值是 DWORD 型，表示以ms 为单位的计算机启动后 经历的时间间隔。精度比WM_TIMER 消息映射高，在较 短的定时中其计时误差为 15ms，在较长的定时中其计时误差较低，如果定时时间太长，就好象死机一样，C

9、PU 占用率非常高，只能用于要求不高的延时程序 中。如示例工程中的 Timer4 和Timer4_1。下列代码可以实现 50ms 的精确定时：DWORD dwStart = GetTickCount();DWORD dwEnd= dwStart;dodwEnd = GetTickCount()-dwStart;while(dwEnd 50);为使 GetTickCount()函数在延时或定时期间能处理其他的消息， 可以把代码改为：DWORD dwStart = GetTickCount();DWORD dwEnd= dwStart;doMSGmsg;GetMessage(&msg,NULL,0

10、,0);TranslateMessage(&msg);DispatchMessage(&msg);dwEnd = GetTickCount()-dwStart;while(dwEnd 50);虽然这样可以降低 CPU 的占有率，并在延时或定时期间也能处理其他的消息，但降低了延时或定时精度。方法五：与 GetTickCount()函数类似的多媒体定时器函数 DWORDtimeGetTime(void)，该函数定时精 度为 ms 级，返回从 Windows 启动开始经过的毫秒数。微软公司在其多媒体 Windows 中提供了精确定时器的底 层 API 持，利用多媒体定时器可以很精确地读出系统的当前时

11、间， 并且能在非常精确的时间间隔内完成一 个事件、函数或过程的调用。不同之处在于调用 DWORDtimeGetTime(void) 函数之前必须将 Winmm.lib 和 Mmsystem.h 添加到工程中，否则在编译时提示 DWORD timeGetTime(void)函数未定义。由于使用该 函数是通过查询的方式进行定时控制的，所以， 应该建立定时循环来进行定时事件的控制。如示例工程中的 Timer5 和 Timer5_1。方法六：使用多媒体定时器timeSetEvent()函数，该函数定时精度为ms 级。利用该函数可以实现周期性的函数调用。如示例工程中的 Timer6 和 Timer6_1

12、。函数的原型如下：MMRESULT timeSetEvent（ UINT uDelay,UINT uResolution,LPTIMECALLBACK lpTimeProc,WORD dwUser,UINT fuEvent ）该函数设置一个定时回调事件，此事件可以是一个一次性事件或周期性事件。事件一旦被激活，便调用指定的回调函数， 成功后返回事件的标识符代码，否则返回 NULL。函数的参数说明如下：uDelay：以毫秒指定事件的周期。Uresolution：以毫秒指定延时的精度，数值越小定时器事件分辨率越高。缺省值为 1ms。LpTimeProc：指向一个回调函数。DwUser：存放用户提供的

13、回调数据。FuEvent：指定定时器事件类型：TIME_ONESHOT：uDelay 毫秒后只产生一次事件TIME_PERIODIC ：每隔 uDelay 毫秒周期性地产生事件。具体应用时，可以通过调用timeSetEvent()函数，将需要周期性执行的任务定义在 LpTimeProc 回调函数 中(如：定时采样、控制等)，从而完成所需处理的事件。需要注意的是，任务处理的时间不能大于周期间隔时间。另外，在定时器使用完毕后， 应及时调用 timeKillEvent()将之释放。方法七：对于精确度要求更高的定时操作，则应该使用QueryPerformanceFrequency()和 QueryPe

14、rformanceCounter()函数。这两个函数是VC 提供的仅供 Windows 95 及其后续版本使用的精确时间函数，并要求计算机从硬件上支持精确定时器。如示例工程中的 Timer7、Timer7_1、Timer7_2、Timer7_3。QueryPerformanceFrequency()函数和 QueryPerformanceCounter()函数的原型如下：BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER lpFrequency);BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER lpCount);数据类

15、型 ARGE_INTEGER 既可以是一个 8 字节长的整型数，也可以是两个 4字节长的整型数的联合结构， 其具体用法根据编译器是否支持 64 位而定。该类型的定义如下：typedef union _LARGE_INTEGERstructDWORD LowPart ;/ 4 字节整型数LONG HighPart;/ 4 字节整型数;LONGLONG QuadPart ;/ 8 字节整型数LARGE_INTEGER ;在进行定时之前，先调用 QueryPerformanceFrequency()函数获得机器内部定时器的时钟频率， 然后在需要严格定时的事件发生之前和发生之后分别调用QueryPer

16、formanceCounter()函数，利用两次获得的计数之差及时钟频率，计算 出事件经 历的精确时间。下列代码实现 1ms 的精确定时：LARGE_INTEGER litmp;LONGLONG QPart1,QPart2;double dfMinus, dfFreq, dfTim;QueryPerformanceFrequency(&litmp);dfFreq = (double)litmp.QuadPart;/ 获得计数器的时钟频率QueryPerformanceCounter(&litmp);QPart1 = litmp.QuadPart;/ 获得初始值doQueryPerformanc

17、eCounter(&litmp);QPart2 = litmp.QuadPart;/获得中止值dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);dfTim = dfMinus / dfFreq;/ 获得对应的时间值，单位为秒while(dfTim0.001);其定时误差不超过 1 微秒，精度与 CPU 等机器配置有关。 下面的程序用来测试函数 Sleep(100)的精确持续时间：LARGE_INTEGER litmp;LONGLONG QPart1,QPart2;double dfMinus, dfFreq, dfTim;QueryPerformanceFrequency(&

18、litmp);dfFreq = (double)litmp.QuadPart;/ 获得计数器的时钟频率QueryPerformanceCounter(&litmp);QPart1 = litmp.QuadPart;/ 获得初始值Sleep(100);QueryPerformanceCounter(&litmp);QPart2 = litmp.QuadPart;/获得中止值dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);dfTim = dfMinus / dfFreq;/ 获得对应的时间值，单位为秒由于 Sleep()函数自身的误差，上述程序每次执行的结果都会有微小误差。下列

19、代码实现 1 微秒的精确定时：LARGE_INTEGER litmp;LONGLONG QPart1,QPart2;double dfMinus, dfFreq, dfTim;QueryPerformanceFrequency(&litmp);dfFreq = (double)litmp.QuadPart;/ 获得计数器的时钟频率QueryPerformanceCounter(&litmp);QPart1 = litmp.QuadPart;/ 获得初始值doQueryPerformanceCounter(&litmp);QPart2 = litmp.QuadPart;/获得中止值dfMinus

20、 = (double)(QPart2-QPart1);dfTim = dfMinus / dfFreq;/ 获得对应的时间值，单位为秒while(dfTim0.000001);其定时误差一般不超过 0.5 微秒，精度与 CPU 等机器配置有关。关于短延迟关于短延迟 sleep usleep nanosleep select sleep usleep nanosleep selectPosted on 2008-08-21 19:19 Prayer 阅读(6904) 评论(0)编辑 收藏 引用 所属分类: LINUX/UNIX/AIXudelay(unsigned long usecs);mde

21、lay(unsigned long msecs);前者用软件循环指定的微妙数，后者调用前者达到延迟毫秒级。udelay 函数只能用于获取较短的时间延迟，因为 loops_per_second 值的精度只有 8 位，所以，当计算更长的延迟时会积累出相当大的误差。尽管最大能允 许的延迟将近 1 秒(因为更长的延迟就要溢出)，推荐的 udelay 函数的参数的最大值是取 1000 微秒(1 毫秒)。延迟大于 11 毫秒时可以使用函数 mdelay。要特别注意的是 udelay 是个忙等待函数（所以 mdelay 也是），在延迟的时间段内无法运行其他的任务，因此要十分小心，尤其是 mdelay，除非别

22、无他法，要尽量避免使用。mdelay 在 Linux 2.0 中并不存在，头文件 sysdep.h 弥补了这一缺陷。关于关于 usleep sleep usleep sleep 主要的差距在精确程度上，不过网友有关于这个方面的精主要的差距在精确程度上，不过网友有关于这个方面的精辟论断：辟论断：同样我觉得同样我觉得 selectselect 也是比较好的定时机制，不过大家可以看也是比较好的定时机制，不过大家可以看 igmp-proxyigmp-proxy 的源的源代码。主函数里面用代码。主函数里面用 setitimersetitimer 和和 selectselect 同时定时是一个相当好的想法

23、。同时定时是一个相当好的想法。#再论精确延时(usleep,nanosleep,select)/* make: gcc -o test_sleep test_sleep.c*/* #include comm_main.h */#include ;#include ;#include ;#include ;#include ;#include ;#include ;#include ;#define PRINT_USEAGE fprintf(stderr,n Usage: %s usec ,argv0); fprintf(stderr,nn);intmain (int argc, char *a

24、rgv)unsigned int nTimeTestSec = 0; /* sec */unsigned int nTimeTest = 0; /* usec */struct timeval tvBegin;struct timeval tvNow;int ret = 0;unsigned int nDelay = 0; /* usec */fd_set rfds;struct timeval tv;int fd = 1;int i = 0;struct timespec req;unsigned int delay20 = 500000, 100000, 50000, 10000, 100

25、0, 900, 500, 100, 10, 1, 0 ;int nReduce = 0; /* 误差 */#if 0if (argc 2) PRINT_USEAGE; exit (1); nDelay = atoi (argv1);#endiffprintf (stderr, %18s%12s%12s%12sn, function, time(usec),realTime, reduce);fprintf (stderr,-n);for (i = 0; i 20; i+) if (delayi = 0) break; nDelay = delayi; /* test usleep */ get

26、timeofday (&tvBegin, NULL); ret = usleep (nDelay); if (-1 = ret) fprintf (stderr, usleep error . errno=%d %sn, errno, strerror (errno); gettimeofday (&tvNow, NULL); nTimeTest = (tvNow.tv_sec - tvBegin.tv_sec) * 1000000 + tvNow.tv_usec - tvBegin.tv_usec; nReduce = nTimeTest - nDelay; fprintf (stderr,

27、 t usleep %8u %8u %8dn, nDelay,nTimeTest,nReduce); /* test nanosleep */ gettimeofday (&tvBegin, NULL); req.tv_sec = nDelay / 1000000; req.tv_nsec = (nDelay % 1000000) * 1000; ret = nanosleep (&req, NULL); if (-1 = ret) fprintf (stderr, t nanosleep %8u not supportn,nDelay); else gettimeofday (&tvNow,

28、 NULL); nTimeTest = (tvNow.tv_sec - tvBegin.tv_sec) * 1000000 + tvNow.tv_usec - tvBegin.tv_usec; nReduce = nTimeTest - nDelay; fprintf (stderr, t nanosleep %8u %8u %8dn, nDelay, nTimeTest, nReduce); /* test select */ gettimeofday (&tvBegin, NULL); FD_ZERO (&rfds); FD_SET (fd, &rfds); tv.tv_sec = 0;

29、tv.tv_usec = nDelay; ret = select (0, NULL, NULL, NULL, &tv); if (-1 = ret) fprintf (stderr, select error . errno=%d %sn, errno, strerror (errno); gettimeofday (&tvNow, NULL); nTimeTest = (tvNow.tv_sec - tvBegin.tv_sec) * 1000000 + tvNow.tv_usec - tvBegin.tv_usec; nReduce = nTimeTest - nDelay; fprin

30、tf (stderr, t select %8u %8u %8dn, nDelay,nTimeTest, nReduce); return 0;-测试IBM AIX 3.4 单 CPU sleep 可以在多线程中使用，只阻塞本线程，不影响所属进程中的其它线程不支持 nanosleep支持 usleep 和 select以下采用 gettimeofday 对 usleep 和 select 的实际精确情况进行测试分析 function time(usec) realTime reduce- usleep 500000 500026 26 nanosleep 500000 not support

31、select 500000 500026 26 usleep 100000 100021 21 nanosleep 100000 not support select 100000 100025 25 usleep 50000 50021 21 nanosleep 50000 not support select 50000 50107 107 usleep 10000 10099 99 nanosleep 10000 not support select 10000 10025 25 usleep 1000 1021 21 nanosleep 1000 not support select

32、1000 1024 24 usleep 900 920 20 nanosleep 900 not support select 900 1024 124 usleep 500 523 23 nanosleep 500 not support select 500 1024 524 usleep 100 119 19 nanosleep 100 not support select 100 1023 923 usleep 10 31 21 nanosleep 10 not support select 10 1024 1014 usleep 1 19 18 nanosleep 1 not sup

33、port select 1 1026 1025由此可以得出，在 AIX 3.4 下： select 只能精确到毫秒级别 usleep 可以精确到微秒级在 1 毫秒以上，两者的精确度基本一样同上，在 linux 2.4.20-8smp 双 CPU 下测试 function time(usec) realTime reduce- usleep 500000 506453 6453 nanosleep 500000 509930 9930 select 500000 499990 -10 usleep 100000 110023 10023 nanosleep 100000 109955 9955

34、select 100000 99992 -8 usleep 50000 59971 9971 nanosleep 50000 59990 9990 select 50000 50025 25 usleep 10000 19991 9991 nanosleep 10000 19988 9988 select 10000 9956 -44 usleep 1000 19990 18990 nanosleep 1000 19989 18989 select 1000 10024 9024 usleep 900 20009 19109 nanosleep 900 19972 19072 select 9

35、00 9943 9043 usleep 500 19975 19475 nanosleep 500 19971 19471 select 500 10012 9512 usleep 100 19975 19875 nanosleep 100 19976 19876 select 100 9943 9843 usleep 10 19988 19978 nanosleep 10 19961 19951 select 10 10011 10001 usleep 1 19978 19977 nanosleep 1 19985 19984 select 1 9932 9931在 2.4.21-4.ELs

36、mp #1 SMP 4 CPU 下测试 function time(usec) realTime reduce- usleep 500000 501267 1267 nanosleep 500000 509964 9964 select 500000 499981 -19 usleep 100000 109944 9944 nanosleep 100000 109925 9925 select 100000 99963 -37 usleep 50000 59904 9904 nanosleep 50000 59973 9973 select 50000 49956 -44 usleep 100

37、00 19988 9988 nanosleep 10000 20008 10008 select 10000 10020 20 usleep 1000 19988 18988 nanosleep 1000 19980 18980 select 1000 9943 8943 usleep 900 19975 19075 nanosleep 900 19986 19086 select 900 9905 9005 usleep 500 19989 19489 nanosleep 500 19910 19410 select 500 10000 9500 usleep 100 19355 19255

38、 nanosleep 100 19902 19802 select 100 9988 9888 usleep 10 19977 19967 nanosleep 10 19988 19978 select 10 9943 9933 usleep 1 20007 20006 nanosleep 1 19947 19946 select 1 9980 9979由此可以得出如下结论，在 linux 2.4 下： 1、支持 usleep,nanosleep,select 2、select 的 精确度为 10 毫秒。在 10 毫秒以上很精确 3、usleep， nanosleep 很不精确同样，通过其它测

39、试程序能得出如下结论： sleep 可以在多线程中使用，只阻塞本线程，不影响所属进程中的其它线程usleep()usleep()有有很大的问题有有很大的问题1. 在一些平台下不是线程安全，如 HP-UX 以及 Linux2.usleep()会影响信号3. 在很多平台，如HP-UX 以及某些 Linux 下，当参数的值必须小于1 * 1000* 1000 也就是 1 秒，否则该函数会报错，并且立即返回。4. 大部分平台的帮助文档已经明确说了，该函数是已经被舍弃的函数。还好，POSIX 规范中有一个很好用的函数，nanosleep()，该函数没有usleep()的这些缺点，它的精度是纳秒级。在 Solaris 的多线程环境下编译器会自动把usleep()连接成nanosleep()。Linux 下短延时推荐使用 select 函数.