Книга: Linux программирование в примерах

14.3.3. Интервальные таймеры: setitimer() и getitimer()

14.3.3. Интервальные таймеры: setitimer() и getitimer()

Функция alarm() (см. раздел 10.8.1 «Сигнальные часы: sleep(), alarm() и SIGALRM») организует отправку сигнала SIGALRM после истечения данного числа секунд. Ее предельным разрешением является одна секунда. Здесь также BSD 4.2 ввело функцию и три различных таймера, которые используют время в долях секунды.

Интервальный таймер подобен многократно использующимся сигнальным часам. Вы устанавливаете начальное время, когда он должен «сработать», а также как часто это должно впоследствии повторяться. Оба этих значения используют объекты struct timeval; т.е. они (потенциально) имеют разрешение в микросекундах. Таймер «срабатывает», доставляя сигнал; таким образом, нужно установить для таймера обработчик сигнала, желательно до установки самого таймера.

Существуют три различных таймера, описанных в табл. 14.2.

Таблица 14.2. Интервальные таймеры

Использование первого таймера, ITIMER_REAL, просто. Таймер работает в реальном времени, посылая SIGALRM по истечении заданного количества времени. (Поскольку посылается SIGALRM, нельзя смешивать вызовы setitimer() с вызовами alarm(), а смешивание их с вызовом sleep() также опасно; см. раздел 10.8.1 «Сигнальные часы, sleep(), alarm() и SIGALRM».)

Второй таймер, ITIMER_VIRTUAL, также довольно прост. Он действует, когда процесс исполняется, но лишь при выполнении кода пользователя (приложения) Если процесс заблокирован во время ввода/вывода, например, на диск, или, еще важнее, на терминал, таймер приостанавливается.

Третий таймер, ITIMER_PROF, более специализированный. Он действует все время, пока выполняется процесс, даже если операционная система делает что-нибудь для процесса (вроде ввода/вывода). В соответствии со стандартом POSIX, он «предназначен для использования интерпретаторами при статистическом профилировании выполнения интерпретируемых программ». Установив как для ITIMER_VIRTUAL, так и для ITIMER_PROF идентичные интервалы и сравнивая разницу времени срабатывания двух таймеров, интерпретатор может узнать, сколько времени проводится в системных вызовах для выполняющейся интерпретируемой программы[158]. (Как сказано, это довольно специализировано.) Двумя системными вызовами являются:

#include <sys/time.h> /* XSI */
int getitimer(int which, struct itimerval *value);
int setitimer(int which, const struct itimerval *value,
 struct itimerval *ovalue);

Аргумент which является одной из перечисленных ранее именованных констант, указывающих таймер, getitimer() заполняет struct itimerval, на которую указывает value, текущими установками данного таймера, setitimer() устанавливает для данного таймера значение в value. Если имеется ovalue, функция заполняет ее текущим значением таймера. Используйте для ovalue NULL, если не хотите беспокоиться о текущем значении. Обе функции возвращают в случае успеха 0 и -1 при ошибке, struct itimerval состоит из двух членов struct timeval:

struct itimerval {
 struct timeval it_interval; /* следующее значение */
 struct timeval it_value;    /* текущее значение */
};

Прикладным программам не следует ожидать, что таймеры будут с точностью до микросекунд. Справочная страница getitimer(2) дает следующее объяснение:

Из этих трех таймеров ITIMER_REAL кажется наиболее полезным. Следующая программа, ch14-timers.c, показывает, как читать данные с терминала, но с тайм-аутом, чтобы программа не зависала на бесконечное время, ожидая ввода:

1  /* ch14-timers.c --- демонстрация интервальных таймеров */
2
3  #include <stdio.h>
4  #include <assert.h>
5  #include <signal.h>
6  #include <sys/time.h>
7
8  /* handler --- обрабатывает SIGALRM */
9
10 void handler(int signo)
11 {
12  static const char msg[] = "n*** Timer expired, you lose ***n";
13
14  assert(signo == SIGALRM);
15
16  write(2, msg, sizeof(msg) - 1);
17  exit(1);
18 }
19
20 /* main --- установить таймер, прочесть данные с тайм-аутом */
21
22 int main(void)
23 {
24  struct itimerval tval;
25  char string[BUFSIZ];
26
27  timerclear(&tval.it_interval); /* нулевой интервал означает не сбрасывать таймер */
28  timerclear(&tval.it_value);
29
30  tval.it_value.tv_sec = 10; /* тайм-аут 10 секунд */
31
32  (void)signal(SIGALRM, handler);
33
34
35  printf("You have ten seconds to enternyour name, rank, and serial number: ");
36  (void)setitimer(ITIMER_REAL, &tval, NULL);
37  if (fgets(string, sizeof string, stdin) != NULL) {
38   (void)setitimer(ITIMER_REAL, NULL, NULL); /* выключить таймер */
39   /* обработать оставшиеся данные, вывод диагностики для иллюстрации */
40   printf("I'm glad you are being cooperative.n");
41  } else
42   printf("nEOF, eh? We won't give up so easily'n");
43
44  exit(0);
45 }

Строки 10–18 представляют обработчик сигнала для SIGALRM; вызов assert() гарантирует, что обработчик сигнала был установлен соответствующим образом. Тело обработчика выводит сообщение и выходит, но оно может делать что-нибудь более подходящее для крупномасштабной программы.

В функции main() строки 27–28 очищают два члена struct timeval структуры struct itimerval.tval. Затем строка 30 устанавливает тайм-аут в 10 секунд. Установка tval.it_interval в 0 означает, что нет повторяющегося сигнала; он срабатывает лишь однажды. Строка 32 устанавливает обработчик сигнала, а строка 34 выводит приглашение.

Строка 36 устанавливает таймер, а строки 37–42 выводят соответствующие сообщения, основываясь на действиях пользователя. Реальная программа выполняла бы в этот момент свою задачу. Важно здесь обратить внимание на строку 38, которая отменяет таймер, поскольку были введены действительные данные.

Вот три успешных запуска программы:

$ ch14-timers /* Первый запуск, ничего не вводится */
You have ten seconds to enter
your name, rank, and serial number:
*** Timer expired, you lose ***
$ ch14-timers /* Второй запуск, ввод данных */
You have ten seconds to enter
your name, rank, and serial number: Jamas Kirk, Starfleet Captain, 1234
I'm glad you are being cooperative.
$ ch14-timers /* Третий запуск, ввод EOF (^D) */
You have ten seconds to enter
your name, rank, and serial number: ^D
EOF, eh? We won't give up so easily!

POSIX оставляет неопределенным, как интервальные таймеры взаимодействуют с функцией sleep(), если вообще взаимодействуют. GLIBC не использует для реализации sleep() функцию alarm(), поэтому на системах GNU/Linux sleep() не взаимодействует с интервальным таймером. Однако, для переносимых программ, вы не можете делать такое предположение.

Оглавление книги