「深入理解Linux setitimer函数」 (linux setitimer)
深入理解Linux setitimer函数
在Linux系统中，setitimer函数是一种很重要的系统调用函数。它主要用于设置定时器，以便在程序运行时按照指定的时间间隔执行任务。本文将探讨setitimer函数的使用方法、参数含义以及内部实现原理，帮助读者更深入地理解这个函数。
1. setitimer函数的定义
setitimer函数是一个系统调用函数，其主要作用是设置定时器。该函数定义在头文件中，具体语法如下：
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);
其中，which参数用于指定要设置的定时器类型，可以为：
– ITIMER_REAL：用于处理真实时间。
– ITIMER_VIRTUAL：用于处理进程占用的CPU时间。
– ITIMER_PROF：用于处理进程以及它的子进程使用的CPU时间。
new_value参数用于设置新的时间间隔， old_value用于指定旧的时间间隔。如果旧的时间间隔不再需要，可以将其值设为NULL。
2. setitimer函数的参数含义
在使用setitimer函数时，需要了解其参数的含义。下面是对每个参数的解释：
a) which参数
which参数指定了要设置的定时器类型。在Linux系统中，共有三种定时器类型，分别为ITIMER_REAL、ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF。
其中，ITIMER_REAL用于处理真实时间，这种情况下如果定时器时间到了，内核会向进程发送SIGALRM信号。该信号可以被捕获并对其进行处理。
ITIMER_VIRTUAL用于处理进程占用的CPU时间。每次进程运行时，进程占用的CPU时间都会被累加到ITIMER_VIRTUAL定时器中，当定时器时间到了，内核也会向进程发送SIGVTALRM信号。
ITIMER_PROF用于处理进程以及它的子进程使用的CPU时间。每次进程或其子进程运行时，占用的CPU时间都会被累加到ITIMER_PROF定时器中。当定时器时间到了，内核会向进程发送SIGPROF信号。
b) new_value参数
new_value参数用于设置新的时间间隔，以及定时器的一个初始值。该参数是一个指向itimerval结构体的指针，该结构体的定义如下：
struct itimerval {
struct timeval it_interval; /* timer interval */
struct timeval it_value; /* current value */
};
在该结构体中，it_interval成员用于表示定时器时间间隔，it_value则表示定时器的初始值。其中，it_interval和it_value都是一个timeval结构体类型的值。
timeval结构体的定义如下：
struct timeval {
time_t tv_sec; /* seconds */
suseconds_t tv_usec; /* microseconds */
};
该结构体成员tv_sec用于表示秒数，tv_usec用于表示微秒数。
c) old_value参数
old_value参数用于保存旧的时间间隔。该参数是一个指向itimerval结构体的指针。
3. setitimer函数的使用示例
下面是一个简单的示例，演示如何使用setitimer函数实现定时器功能。
在本例中，我们使用ITIMER_REAL定时器，每隔三秒钟向标准输出打印一句“Hello, World!”。代码如下：
#include
#include
#include
#include
#include
/* SIGALRM信号处理函数 */
void handler(int sig)
{
printf(“Hello, World!\n”);
}
int mn()
{
struct itimerval value;
/* 设置定时器时间间隔 */
value.it_value.tv_sec = 3;
value.it_value.tv_usec = 0;
value.it_interval.tv_sec = 3;
value.it_interval.tv_usec = 0;
/* 注册信号处理函数 */
if(signal(SIGALRM, handler) == SIG_ERR)
{
perror(“signal error”);
exit(EXIT_FLURE);
}
/* 开始计时 */
if(setitimer(ITIMER_REAL, &value, NULL) == -1)
{
perror(“setitimer error”);
exit(EXIT_FLURE);
}
/* 运行程序 */
while(1);
return 0;
}
在本例中，首先定义了一个setitimer结构体变量value，用于设置时间间隔，以及定时器的初始值。
接着，我们注册了一个信号处理函数，用于处理SIGALRM信号。当定时器时间到了，内核会向进程发送该信号。
然后，使用setitimer函数开始计时。这时，ITIMER_REAL定时器开始工作，每隔3秒钟就会向进程发送一个SIGALRM信号。
我们在程序中使用了一个无限循环，确保程序一直保持运行状态。
当我们运行这个程序时，我们可以看到每隔三秒钟，屏幕上就会出现一句“Hello, World!”。
4. setitimer函数的内部实现原理
在Linux系统中，setitimer函数的内部实现方式比较复杂。当我们使用setitimer函数时，实际上是在向内核发送一个SIGALRM、SIGVTALRM或SIGPROF信号，并设置该信号的处理方式。
在Linux内核中，SIGALRM、SIGVTALRM和SIGPROF信号都有一个相应的处理函数。当该信号被触发时，内核会调用该信号的处理函数。在内核中，定义了一个全局的定时器链表，用来存储所有的定时器。
在进行setitimer函数调用时，内核会将定时器信息加入到该链表中。定时器调用的顺序是按照定时器时间顺序排列的，因此，当一个定时器时间到了，内核会找到定时器链表中最早的定时器，并将该定时器的信息从链表中移除，然后触发相应的信号。
当进程收到相应的信号时，内核会根据信号处理函数来处理该信号。在处理SIGALRM信号时，一般是通过alarm或setitimer函数来实现的。
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