Linux计时器实战：ITIMER_REAL与用户/核心模式

"Linux计时器是操作系统中用于设置和管理时间间隔的机制，常用于实现定时任务和延迟操作。本内容主要涉及Linux计时器的使用，包括ITIMER_REAL、ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF三种类型，以及如何在实际应用中操作和使用它们。通过一个计算斐波那契数列的进程实验，来深入理解不同计时器的工作原理和时间统计方式。 Linux计时器主要有三种类型： 1. ITIMER_REAL：这是一种实时计数的计时器，当计时器时间到期时，会发送SIGALRM信号给进程。这个计时器的计数值基于系统时钟，即使进程被阻塞或睡眠，时间也会继续流逝。 2. ITIMER_VIRTUAL：这种计时器仅统计进程在用户模式执行的时间，不包括系统调用或中断处理时间。当进程在用户空间运行时，计时器会递减，而当进程进入内核模式时，计时器停止。它发送SIGVTALRM信号。 3. ITIMER_PROF：ITIMER_PROF是ITIMER_VIRTUAL的扩展，除了统计用户模式时间外，还包括了进程在核心模式（系统调用和中断处理）执行的时间。这使得它可以更全面地反映进程的实际运行时间，发送SIGPROF信号。 实验部分通过创建一个计算斐波那契数列的进程，为每个计时器类型设置定时器，并在信号处理函数中获取并记录运行时间。这样可以分别得到进程在用户模式、核心模式以及总运行时间的数据，从而分析不同计时器的差异。 在实验中，首先需要定义信号处理函数，例如`sig_handler`，当接收到信号时，该函数会被调用。然后，使用`struct itimerval`结构体来设置计时器的初始值和间隔。`setitimer()`函数用于设置计时器，`getitimer()`则用于获取当前计时器的值。 ```c struct itimerval { struct timeval it_interval; // 重置值，到达后再次启动的间隔 struct timeval it_value; // 初始值，计时器开始时的值 }; // setitimer函数示例 setitimer(ITIMER_REAL, &v, NULL); // getitimer函数示例 getitimer(ITIMER_VIRTUAL, &v); ``` 在信号处理函数中，通常需要更新和记录时间，如`lastsec`和`countsec`变量，以便计算出实际运行的时间差。通过比较不同计时器的结果，可以了解进程在用户模式、核心模式以及总体上的执行效率。 通过这样的实验，我们可以深入理解Linux计时器的工作原理，掌握如何在程序中设置和管理计时器，以及如何利用它们来监控和优化程序性能。同时，这也为后续学习更复杂的同步机制和调度策略打下了基础。