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2024年3月8日发(作者：fprintf函数使用)
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：
(); 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WINDOWS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：
COleDateTime start_time = COleDateTime::GetCurrentTime();
COleDateTimeSpan end_time= COleDateTime::GetCurrentTime()-start_time;
while(end_alSeconds()< 2) //实现延时2秒
{
MSG msg;
GetMessage(&msg,NULL,0,0);
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
//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，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Timer4和Timer4_1。下列代码可以实现50ms的精确定时：
DWORD dwStart = GetTickCount();
DWORD dwEnd = dwStart;
do
{
dwEnd = 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;
do
{
MSG msg;
GetMessage(&msg,NULL,0,0);
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DWORD
timeGetTime(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DWORD
timeGetTime(void) 函数之前必须将 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。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 QueryPerformanceCounter()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_INTEGER
{
struct
{
DWORD 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QueryPerformanceCounter()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)rt;// 获得计数器的时钟频率
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart1 = rt;// 获得初始值
do
{
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart2 = rt;//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(dfTim<0.001);
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(&litmp);
dfFreq = (double)rt;// 获得计数器的时钟频率
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart1 = rt;// 获得初始值
Sleep(100);
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart2 = rt;//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)rt;// 获得计数器的时钟频率
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart1 = rt;// 获得初始值
do
{
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart2 = rt;//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(dfTim<0.000001);
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 sleep usleep nanosleep select
Posted 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/AIX
udelay(unsigned long usecs);
mdelay(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 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辟论断：
同样我觉得select也是比较好的定时机制，不过大家可以看igmp-proxy的源代码。主函数里面用setitimer和select同时定时是一个相当好的想法。
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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 ",argv[0]);
fprintf(stderr,"nn");
}
int
main (int argc, char **argv)
{
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 delay[20] =
{ 500000, 100000, 50000, 10000, 1000, 900, 500, 100, 10, 1, 0 };
int nReduce = 0; /* 误差 */
#if 0
if (argc < 2)
{
PRINT_USEAGE;
exit (1);
}
nDelay = atoi (argv[1]);
#endif
fprintf (stderr, "%18s%12s%12s%12sn", "function", "time(usec)",
"realTime",
"reduce");
fprintf (stderr,
"-------------------------------------------------------------------n");
for (i = 0; i < 20; i++)
{
if (delay[i] <= 0)
break;
nDelay = delay[i];
/* test usleep */
gettimeofday (&tvBegin, NULL);
ret = usleep (nDelay);
if (-1 == ret)
{
fprintf (stderr, " usleep error . errno=%d [%s]n", errno,
strerror (errno));
}
gettimeofday (&tvNow, NULL);
nTimeTest =
(_sec - _sec) * 1000000 + _usec -
_usec;
nReduce = nTimeTest - nDelay;
fprintf (stderr, "t usleep %8u %8u %8dn", nDelay,
nTimeTest,nReduce);
/* test nanosleep */
gettimeofday (&tvBegin, NULL);
_sec = nDelay / 1000000;
_nsec = (nDelay % 1000000) * 1000;
ret = nanosleep (&req, NULL);
if (-1 == ret)
{
fprintf (stderr, "t nanosleep %8u not supportn",
nDelay);
}
else
{
gettimeofday (&tvNow, NULL);
nTimeTest =
(_sec - _sec) * 1000000 + _usec -
_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);
_sec = 0;
_usec = nDelay;
ret = select (0, NULL, NULL, NULL, &tv);
if (-1 == ret)
{
fprintf (stderr, " select error . errno=%d [%s]n", errno,
strerror (errno));
}
gettimeofday (&tvNow, NULL);
nTimeTest =
(_sec - _sec) * 1000000 + _usec -
_usec;
nReduce = nTimeTest - nDelay;
fprintf (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
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 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 support
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
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 900 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 #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 10000 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
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()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Linux
2.
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.
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