Linux，timerfd准确性

Question

我的系统需要至少10毫秒的计时器精度。
我选择了timerfd，因为它非常适合我，但是发现即使在长达15毫秒的时间内，它也不是完全准确的，或者是我不理解它是如何工作的。

在一个10毫秒的计时器上，我测量的时间高达21毫秒。
我已经进行了一次快速测试，以显示我的问题。
这里是一个测试：

#include <sys/timerfd.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

int main(int argc, char *argv[]){

    int timerfd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC,0);
    int milliseconds = atoi(argv[1]);
    struct itimerspec timspec;
    bzero(&timspec, sizeof(timspec));
    timspec.it_interval.tv_sec = 0;
    timspec.it_interval.tv_nsec = milliseconds * 1000000;
    timspec.it_value.tv_sec = 0;
    timspec.it_value.tv_nsec = 1;

    int res = timerfd_settime(timerfd, 0, &timspec, 0);
    if(res < 0){
       perror("timerfd_settime:");
    }
    uint64_t expirations = 0;
    int iterations = 0;
    while( res = read(timerfd, &expirations, sizeof(expirations))){
        if(res < 0){ perror("read:"); continue; }
        if(expirations > 1){
            printf("%lld expirations, %d iterations\n", expirations, iterations);
            break;
        }
        iterations++;
    }
}

像这样执行：

Zack ~$ for i in 2 4 8 10 15; do echo "intervals of $i milliseconds"; ./test $i;done
intervals of 2 milliseconds
2 expirations, 1 iterations
intervals of 4 milliseconds
2 expirations, 6381 iterations
intervals of 8 milliseconds
2 expirations, 21764 iterations
intervals of 10 milliseconds
2 expirations, 1089 iterations
intervals of 15 milliseconds
2 expirations, 3085 iterations

即使假设有些可能的延迟，对我来说15毫秒的延迟听起来也太多了。

Answer 1

尝试按以下方式进行更改，这应该确保它永远不会丢失唤醒，但要谨慎行事，因为运行实时优先级会在机器不hibernate时将其锁定，因此您可能需要进行设置您的用户可以实时运行内容（请参阅参考资料/etc/security/limits.conf）

#include <sys/timerfd.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <sched.h>

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    int timerfd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC,0);
    int milliseconds = atoi(argv[1]);
    struct itimerspec timspec;
    struct sched_param schedparm;

    memset(&schedparm, 0, sizeof(schedparm));
    schedparm.sched_priority = 1; // lowest rt priority
    sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &schedparm);

    bzero(&timspec, sizeof(timspec));
    timspec.it_interval.tv_sec = 0;
    timspec.it_interval.tv_nsec = milliseconds * 1000000;
    timspec.it_value.tv_sec = 0;
    timspec.it_value.tv_nsec = 1;

    int res = timerfd_settime(timerfd, 0, &timspec, 0);
    if(res < 0){
       perror("timerfd_settime:");
    }
    uint64_t expirations = 0;
    int iterations = 0;
    while( res = read(timerfd, &expirations, sizeof(expirations))){
        if(res < 0){ perror("read:"); continue; }
        if(expirations > 1){
            printf("%ld expirations, %d iterations\n", expirations, iterations);
            break;
        }
        iterations++;
    }
}

如果您使用的是线程，则应使用pthread_setschedparam而不是sched_setscheduler。

实时也与低延迟无关，它与保证有关，RT表示，如果您想每秒精确地每秒唤醒一次，那么您将，正常的调度不会给您这样做，它可能会决定将您唤醒100毫秒后来，因为当时还是有其他工作要做。如果您确实需要每10毫秒唤醒一次，那么您应该将自己设置为作为实时任务运行，然后内核将每10毫秒唤醒您一次，而不会失败。除非更高优先级的实时任务忙于做事。

如果您需要确保唤醒间隔恰好是某个时间，那么它是1毫秒还是1秒无关紧要，除非您作为实时任务运行，否则您不会得到它。内核会为您做到这一点有充分的理由（节省功率是其中之一，更高的吞吐量是另外一个，还有其他方面），但是这样做是有权利的，因为您从未告诉过您需要更好的保证。大多数东西实际上并不需要那么精确，或者永远不要错过，所以您应该认真考虑您是否真的需要它。

引用http://www.ganssle.com/articles/realtime.htm

硬实时任务或系统是必须在指定的截止日期之前（总是）完成一项活动的系统。截止日期可以是特定时间或时间间隔，也可以是某个事件的到来。根据定义，如果硬实时任务错过了这样的期限，它们就会失败。

请注意，此定义不对任务的频率或周期做出任何假设。一微秒或一周-如果错过最后期限会导致失败，那么任务对实时性有严格要求。

软实时几乎是相同的，只是错过了最后期限，尽管不是很理想，但这并不是世界末日（例如，视频和音频播放是软实时任务，您不想错过显示帧或用尽时间）缓冲区，但是如果您这样做只是暂时的打hi，您可以继续执行）。如果您想做的是“软”实时的，那么我不会为实时优先运行而烦恼，因为您通常应该及时（或至少接近）唤醒您。

编辑：

如果您不是实时运行的，则内核默认会给您提供一些“松弛”的计时器，以便它可以合并您的请求以唤醒其他事件，这些事件在接近您要求的时间发生（即是否另一个事件是在您的“空闲”时间内，它不会在您询问时唤醒您，但会早一点或晚一点，同时已经在做其他事情了，这样可以节省电量。

有关更多信息，请参阅高分辨率（但不是太高）超时和计时器松弛（请注意，我不确定这些事情中的任何一个是否真正在内核中真正存在，因为这两篇文章都是关于lkml邮件列表的讨论，但是像第一个这样的东西确实在内核中。