Question

我试图描述Linux上的计时器抖动。我的任务是运行100毫秒计时器，看看数字是如何运作的。

我正在研究多核机器。我使用了setitimer（）的标准用户程序，以root身份运行，然后使用处理器亲和性，最后使用处理器亲和性和进程优先级。然后我使用PREEMPT_RT内核运行相同的内容，然后使用clock_nanosleep（）运行示例，如PREEMPT_RT页面上的演示代码中所示。在所有运行中，计时器性能非常相似，尽管有变化，但没有真正的差异。

我们的最终目标是稳定计时器。我经常得到的最好的最坏情况是大约200us。所有案例的直方图都显示出奇怪的行为。首先，我不希望计时器提前开火。但他们这样做。正如您在直方图中看到的那样，我在0偏移的任一侧得到了低谷。这些在第二个图中的三个波段中可见。在第一个图中，X轴以微秒为单位。在第二个图中，Y轴以微秒为单位。

我进行了30次测试（即300次计时器事件）100次以生成一些数字。您可以在下图中看到它们。 200us大幅下降。所有30000个定时器事件时钟偏移都在第二个图表中绘制，您可以在其中看到一些异常值。

X axis is in microseconds Y axis is in microseconds

所以问题是，之前有其他人做过这种分析吗？你有没有看到同样的行为？我的假设是RT内核可以帮助重载系统，但在我们的例子中，它无助于消除定时器抖动。这是你的经历吗？

这是代码。就像我之前说过的，我修改了使用clock_nanosleep（）函数的PREEMPT_RT站点上的示例代码，因此我不会包含我的最小更改。

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

#define US_PER_SEC 1000000
#define WAIT_TIME 100000
#define MAX_COUNTER 300

int counter = 0;
long long last_time = 0;
static long long times[MAX_COUNTER];
int i = 0;

struct sigaction sa;

void timer_handler(int signum)
{
    if (counter > MAX_COUNTER)
    {
        sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);
        for (i = 0; i < MAX_COUNTER; i++)
        {
            printf("%ld\n", times[i]);
        }
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }

    struct timeval t;
    gettimeofday(&t, NULL);

    long long elapsed = (t.tv_sec * US_PER_SEC + t.tv_usec);

    if (last_time != 0)
    {
        times[counter] = elapsed - last_time;
        ++counter;
    }

    last_time = elapsed; 
}

int main()
{
    struct itimerval timer;

    memset(&sa, 0, sizeof(sa));

    sa.sa_handler = &timer_handler;

    sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);

    timer.it_value.tv_sec = 0;
    timer.it_value.tv_usec = 1;

    timer.it_interval.tv_sec = 0;
    timer.it_interval.tv_usec = WAIT_TIME;

    setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL);

    while (1)
    {
        sleep(1);
    }
}

编辑：这是在Xeon E31220L上运行，运行速度为2.2 GHz，运行x86_64 Fedora Core 19。

Answer 1

你没有想到计时器会提前开火 - 但他们没有。 明显的提前解雇是因为您没有测量自上一个计时器到期以来的时间 - 您正在测量自上一次gettimeofday()呼叫以来的时间。如果计时器到期与实际进行计划的过程之间存在延迟，那么您将看到此gettimeofday()运行较晚，并且下一个运行时间相同。

不是记录后续gettimeofday()次调用之间的差异，而是尝试记录返回的绝对时间，然后将返回的时间与初始时间后的N * 100ms进行比较。

如果您希望PREEMPT_RT为您提供帮助，则需要为您的测试程序（SCHED_FIFO或SCHED_RR）设置实时调度程序策略，该策略需要root。

Answer 2

我对您的代码进行了一些更改，主要按照以下方式替换了timer，并以RT进度（SCHED_FIFO）的方式运行了该过程。

setitimer()      ->    timer_create()/timer_settime()
gettimeofday()   ->    clock_gettime()

我的测试平台是i9-9900k CPU和带有5.0.21内核的PREEMPT-RT修补Linux。计时器的时间间隔为1毫秒，程序运行约10个小时以产生以下结果。

我还在机器上运行Cyclictest（基于nanosleep()），它显示出更好的延迟控制（最大延迟小于15us）。因此，我认为，如果您想自己实现一个高分辨率计时器，那么在隔离内核上运行nanosleep的独立RT线程可能会有所帮助。我是RT系统的新手，欢迎发表评论。

Linux中间隔计时器的准确度是多少？

2 个答案: