如何在Linux用户空间中实现高度精确的计时器？

Question

我的BeagleBoard上装有Angstrom Linux。

我想实现一个非常精确的计时器，它可以每500us触发一次。我读到有关hrtimers，但发现的所有实现都是针对内核空间的。我想在用户空间中实现它。

有没有可以调用这些API的API hrtimers，我可以在用户空间中使用它，或者以其他方式在Linux中实现准确的计时器？

我已将其设置jiffy为几纳秒。

Answer 1

最后，经过一番更多的努力，我发现它建议使用一个代码timer_create()，clock_gettime()与信号处理（处理SIGALRM）一起，类似于巴西莱Starynkevitch在他的评论暗示。

我在时钟频率CLOCK_MONOTONIC为500us的1 GHz Beaglebone上进行了尝试。

出于10000时间的计时器到期，2%时间，这正是500US（我忽略了纳秒差）。而且96.6%当时在范围内500 +/- 10us。其余时间，平均误差不超过+/- 50us。

这是代码的链接

我在这里发布了稍微修改的代码版本。我对代码做了以下修改：

1. 在大约10us的小间隔内，count它会无限递减，因此我count在信号处理程序本身内部添加了对测试数量（）的控制。

2. printf在运行计时器中间添加一个会花费大量时间。因此，我将时差存储在一个数组中，然后在最后一次测试后，即打印了所有内容。

3. 我认为计算时差unsigned long（以纳秒为double单位）要好于以秒（以秒为单位），因为它更准确且可能更快。因此，我将timerdiff宏修改为以纳秒为单位输出差异。由于我使用的间隔为500us或更小，因此差值永远不会超出的范围unsigned long。

如您所见，即使进行了修改，也只有2％的结果精确到<1us。因此，现在我正在尝试一些其他修改，例如不运行不必要的linux进程，进一步简化程序等。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

#define NSEC_PER_SEC 1000000000L

#define MAX_TESTS    10000

#define timerdiff(a,b) (((a)->tv_sec - (b)->tv_sec) * NSEC_PER_SEC + \
(((a)->tv_nsec - (b)->tv_nsec)))

static struct timespec prev = {.tv_sec=0,.tv_nsec=0};
static int count = MAX_TESTS;
unsigned long diff_times[MAX_TESTS];

void handler( int signo )
{
    struct timespec now;
    register int i, correct=0;

    if(count >= 0)
    {
        clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &now);
        diff_times[count]=timerdiff(&now, &prev);
        prev = now;
        count --;
    }

    else
    {
        for(i=0; i<MAX_TESTS; ++i)
        {
            if(diff_times[i]/1000 < 510 && diff_times[i]/1000 > 490)
            {
                printf("%d->\t", i);
                correct++;
            }
            printf("%lu\n", diff_times[i]);
        }
        printf("-> %d\n", correct);
        exit(0);
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i = 0;
    timer_t t_id;

    struct itimerspec tim_spec = {.it_interval= {.tv_sec=0,.tv_nsec=500000},
                    .it_value = {.tv_sec=1,.tv_nsec=0}};

    struct sigaction act;
    sigset_t set;

    sigemptyset( &set );
    sigaddset( &set, SIGALRM );

    act.sa_flags = 0;
    act.sa_mask = set;
    act.sa_handler = &handler;

    sigaction( SIGALRM, &act, NULL );

    if (timer_create(CLOCK_MONOTONIC, NULL, &t_id))
        perror("timer_create");

    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &prev);

    if (timer_settime(t_id, 0, &tim_spec, NULL))
        perror("timer_settime");

    while(1);

    return 0;
}