Linux下的时间

时钟

硬件时钟
- RTC(real time clock)，记录wall clock time，硬件对应到/dev/rtc设备文件，读取设备文件可得到硬件时间
- 读取方式
  - 通过ioctl
```
#include <linux/rtc.h>
int ioctl(fd, RTC_request, param);
```
  - hwclock命令
- 通常内核在boot以及从低电量中恢复时，会读取RTC更新system time
软件时钟
- HZ and jiffies, 由内核维护，对于PC通常HZ配置为 1s / 10ms = 100
- 精度影响select等依赖timeout的系统调用
- HRT(high-resolution timers). Linux 2.6.21开始，内核支持高精度定时器，不受内核jiffy限制，可以达到硬件时钟的精度。
外部时钟
- 从网络ntp，原子钟等同步

时间

时间类别
- wall clock time => 硬件时间
- real time => 从某个时间点(比如Epoch)开始的系统时间
- sys and user time => 通常指程序在内核态和用户态花的时间

时间的表示

time_t 从Epoch开始的秒数
calendar time 字符串

拆分时间 struct tm

struct tm {
  int tm_sec;         /* seconds */
  int tm_min;         /* minutes */
  int tm_hour;        /* hours */
  int tm_mday;        /* day of the month */
  int tm_mon;         /* month */
  int tm_year;        /* year */
  int tm_wday;        /* day of the week */
  int tm_yday;        /* day in the year */
  int tm_isdst;       /* daylight saving time */
};

struct timeval/struct timespec

struct timeval {
  time_t seconds;
  suseconds_t useconds;
}

struct timespec {
  time_t   tv_sec;        /* seconds */
  long     tv_nsec;       /* nanoseconds */
};

系统时间的操作

#include <time.h>
#include <sys/time.h>

// number of seconds since epoch
time_t time(time_t *t) 

//参数time_t*
char *ctime(const time_t *timep);
char *ctime_r(const time_t *timep, char *buf);

struct tm *gmtime(const time_t *timep);
struct tm *gmtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);

struct tm *localtime(const time_t *timep);
struct tm *localtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);

//参数struct tm*
char *asctime(const struct tm *tm);
char *asctime_r(const struct tm *tm, char *buf);
time_t mktime(struct tm *tm);


int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);//如果系统时间调整了会影响
int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec *tp);

//将tm按照format处理后放到s
size_t strftime(char *s, size_t max, const char *format, const struct tm *tm);

//将字符串时间s按照format格式化后放入tm
char *strptime(const char *s, const char *format, struct tm *tm);

定时器

sleep

unsigned int sleep(unsigned int seconds);

usleep

int usleep(useconds_t usec);

nanosleep

int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem);

alarm

// SIGALARM after seconds
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

timer_create

int timer_create(clockid_t clockid, struct sigevent *sevp, timer_t *timerid);

setitimer and timerfd_create ＋ select/poll/epoll

int timerfd_create(int clockid, int flags);

select

// struct timeval可以精确到微秒(如果硬件有高精度时钟支持)
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
                  fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
// struct timespec可以精确到纳秒，但是pselect下次无法修改timeout 
int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
                   fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,
                   const sigset_t *sigmask);

// 一般能提供周期，延时，时间点触发，但核心还是时间点触发的timer
// 1.call_period => 触发一次重新注册call_at
// 2.call_later => 转换为call_at 
// 3.call_at => 时间点触发的timer可以用一个优先级队列保存

poll

// timeout最小单位ms，并且rounded up to系统时钟的精度
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
// 注意timespec会被转换成ms
int ppoll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds,
               const struct timespec *timeout_ts, const sigset_t *sigmask);

epoll

// timeout最小单位ms，并且rounded up to系统时钟的精度
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
                      int maxevents, int timeout);
int epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event *events,
                      int maxevents, int timeout,
                      const sigset_t *sigmask);

eventfd + select/poll/epoll

一个fd可同时负责读接受事件通知和写触发事件通知

signaled + select/poll/epoll

借助alarm/setitimer/timer_create等触发的SIGALARM，通过signalfd传递到多路复用中

pipe + select/poll/epoll

一端另起线程定时触发，另一端放到多路复用中