使用 gettimeofday() 进行自校正周期性定时器答案

【问题标题】：Self-correcting periodic timer using gettimeofday()使用 gettimeofday() 进行自校正周期性定时器
【发布时间】：2014-09-29 21:48:59
【问题描述】：

我有一个循环，它运行每个 X usecs，其中包括执行一些 I/O，然后为剩余的 X usecs 休眠。为了（粗略）计算睡眠时间，我所做的就是在 I/O 之前和之后获取时间戳，然后从 X 中减去差值。这是我用于时间戳的函数：

long long getus ()
{
        struct timeval time;
        gettimeofday(&time, NULL);
        return (long long) (time.tv_sec + time.tv_usec);
}

您可以想象，这开始漂移得非常快，并且 I/O 突发之间的实际时间通常比 X 长几毫秒。为了让它更准确一点，我想也许如果我记录上一个开始时间戳，每次我开始一个新周期时，我都可以计算上一个周期花费了多长时间（这个开始时间戳和上一个时间戳之间的时间）一）。然后，我知道它比 X 长了多少，并且我可以修改我的睡眠以补偿这个周期。

这是我尝试实现它的方式：

    long long start, finish, offset, previous, remaining_usecs;
    long long delaytime_us = 1000000;

    /* Initialise previous timestamp as 1000000us ago*/
    previous = getus() - delaytime_us;
    while(1)
    {
            /* starting timestamp */
            start = getus();

            /* here is where I would do some I/O */

            /* calculate how much to compensate */
            offset = (start - previous) - delaytime_us;

            printf("(%lld - %lld) - %lld = %lld\n", 
                    start, previous, delaytime_us, offset);

            previous = start;

            finish = getus();

            /* calculate to our best ability how long we spent on I/O.
             * We'll try and compensate for its inaccuracy next time around!*/
            remaining_usecs = (delaytime_us - (finish - start)) - offset;

            printf("start=%lld,finish=%lld,offset=%lld,previous=%lld\nsleeping for %lld\n",
                    start, finish, offset, previous, remaining_usecs);

            usleep(remaining_usecs);

    }

它似乎在循环的第一次迭代中工作，但之后事情变得一团糟。

这是循环 5 次迭代的输出：

(1412452353 - 1411452348) - 1000000 = 5
start=1412452353,finish=1412458706,offset=5,previous=1412452353
sleeping for 993642

(1412454788 - 1412452353) - 1000000 = -997565
start=1412454788,finish=1412460652,offset=-997565,previous=1412454788
sleeping for 1991701

(1412454622 - 1412454788) - 1000000 = -1000166
start=1412454622,finish=1412460562,offset=-1000166,previous=1412454622
sleeping for 1994226

(1412457040 - 1412454622) - 1000000 = -997582
start=1412457040,finish=1412465861,offset=-997582,previous=1412457040
sleeping for 1988761

(1412457623 - 1412457040) - 1000000 = -999417
start=1412457623,finish=1412463533,offset=-999417,previous=1412457623
sleeping for 1993507

输出的第一行显示上一个周期时间是如何计算的。看起来前两个时间戳基本上相隔1000000us（1412452353 - 1411452348 = 1000005）。然而，在此之后，起始时间戳之间的距离以及偏移量开始看起来不太合理。有谁知道我在这里做错了什么？

编辑：我也欢迎提出更好的方法来获得准确的计时器并成为可以在延迟期间睡觉！

【问题讨论】：

标签： timer gettimeofday

【解决方案1】：

经过更多研究，我发现这里有两点错误- 首先，我计算的时间戳错误。 getus() 应该像这样返回：

return (long long) 1000000 * (time.tv_sec + time.tv_usec);

其次，我应该将时间戳存储在unsigned long long 或uint64_t 中。所以 getus() 应该是这样的：

uint64_t getus ()
{
        struct timeval time;
        gettimeofday(&time, NULL);
        return (uint64_t) 1000000 * (time.tv_sec + time.tv_usec);
}

我实际上要到明天才能测试这个，所以我会回来报告。

【讨论】：