Linux' hrtimer - 微秒精度？

Question

是否可以在 Linux 主机上以微秒精度执行任务？即，我想在特定的时间执行一项任务。我知道，Linux 不是实时系统，但我正在寻找 Linux 上的最佳解决方案。

到目前为止，我已经创建了一个内核模块，设置了 hrtimer 并测量了输入回调函数时的抖动（我不太关心实际延迟，重要的是抖动）-大约 20- 50us。这并不比在用户空间中使用 timerfd 好很多（也尝试为进程使用实时优先级，但这并没有真正改变任何东西）。

我正在运行 Linux 3.5.0（只是一个示例，尝试了从 2.6.35 到 3.7 的不同内核），/proc/timer_list 显示 hrtimer_interrupt，我没有在禁用 hrtimer 功能的故障安全模式下运行。在不同的 CPU 上进行了尝试（Intel Atom 到 Core i7）。

到目前为止，我最好的想法是将 hrtimer 与 ndelay/udelay 结合使用。这真的是最好的方法吗？我不敢相信不可能以微秒精度触发任务。在内核空间中将代码作为模块运行是可以接受的，但如果代码没有被其他任务中断，那就太好了。我不太关心系统的其余部分，该任务每秒只会执行几次，因此每次执行任务时使用 mdelay/ndelay 将 CPU 烧掉几微秒并不重要。不过，我更喜欢更优雅的解决方案。

我希望这个问题很清楚，找到了很多关于计时器精度的主题，但没有真正解决这个问题。

Answer 1

你可以从用户空间做你想做的事

1. 使用clock_gettime() 和CLOCK_REALTIME 以nano-second 分辨率获取时间
2. 使用nanosleep() 让出CPU，直到您接近执行任务所需的时间（至少是milli-秒分辨率）。
3. 使用带有clock_gettime() 的旋转循环，直到达到所需时间
4. 执行您的任务

clock_gettime() 函数在最近的内核和现代 x86 处理器中被实现为 VDSO - 它需要 20-30 nanoseconds 才能获得 nano-second 分辨率的时间 - 你应该每micro-秒能够调用clock_gettime() 30 次以上。使用这种方法，您的任务应该在预定时间的 micro-second 的 1/30 内分派。

Answer 2

默认的 Linux 内核计时器每毫秒计时一次。微秒远远超出了当前用户硬件的能力。

您看到的抖动是由许多因素造成的，例如中断处理和服务更高优先级的任务。你可以通过仔细选择硬件来减少它，只启用真正需要的东西。内核的实时补丁系列（参见HOWTO）可能是进一步减少它的一个选项。

请始终牢记，任何收益都会在交互性、稳定性以及（最后但并非最不重要的）您在构建、调整、故障排除和防止纸牌屋分崩离析方面的时间方面付出一定的代价。