linux - 如何在 Linux 中获得最准确的实时周期性中断？

Question

我想在频率为 10 的幂时被打断，因此从/dev/rtc 启用中断并不理想。我想在两次中断之间休眠 1 毫秒或 250 微秒。

从/dev/hpet 启用周期性中断工作得很好，但它似乎在某些机器上不起作用。显然我不能在实际上没有 HPET 的机器上使用它。但是我也无法在某些将 hpet 作为时钟源的机器上运行。例如，在 Core 2 Quad 上，内核文档中包含的示例程序在设置为轮询时会在 HPET_IE_ON 处失败。

如果不直接与硬件设备驱动程序接口(interface)，使用Linux提供的定时器接口(interface)会更好。在某些系统上，定时器提供了随着时间的推移更加稳定的周期性中断。也就是说，由于 hpet 不能准确地以我想要的频率中断，中断开始从墙上时间漂移。但我发现有些系统的 sleep 时间(超过 10 毫秒)比使用 itimer 时要长。

这是一个使用定时器进行中断的测试程序。在某些系统上，它只会打印出一个警告，即它比目标时间睡了大约 100 微秒左右。在其他情况下，它将打印出批量警告，表明它比目标时间睡了 10 多毫秒。使用 -lrt 编译并使用 sudo chrt -f 50 [name] 运行

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <error.h>
#include <errno.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
#define NS_PER_SECOND 1000000000LL
#define TIMESPEC_TO_NS( aTime ) ( ( NS_PER_SECOND * ( ( long long int ) aTime.tv_sec ) ) \
    + aTime.tv_nsec )

int main()
{
    // Block alarm signal, will be waited on explicitly
    sigset_t lAlarm;
    sigemptyset( &lAlarm );
    sigaddset( &lAlarm, SIGALRM  );
    sigprocmask( SIG_BLOCK, &lAlarm, NULL );

    // Set up periodic interrupt timer
    struct itimerval lTimer;
    int lReceivedSignal = 0;

    lTimer.it_value.tv_sec = 0;
    lTimer.it_value.tv_usec = 250;
    lTimer.it_interval = lTimer.it_value;

    // Start timer
    if ( setitimer( ITIMER_REAL, &lTimer, NULL ) != 0 )
    {
        error( EXIT_FAILURE, errno, "Could not start interval timer" );
    }
    struct timespec lLastTime;
    struct timespec lCurrentTime;
    clock_gettime( CLOCK_REALTIME, &lLastTime );
    while ( 1 )
    {
        //Periodic wait
        if ( sigwait( &lAlarm, &lReceivedSignal ) != 0 )
        {
            error( EXIT_FAILURE, errno, "Failed to wait for next clock tick" );
        }
        clock_gettime( CLOCK_REALTIME, &lCurrentTime );
        long long int lDifference = 
            ( TIMESPEC_TO_NS( lCurrentTime ) - TIMESPEC_TO_NS( lLastTime ) );
        if ( lDifference  > 300000 )
        {
            fprintf( stderr, "Waited too long: %lld\n", lDifference  );
        }
        lLastTime = lCurrentTime;
    }
    return 0;
}

Answer 1

我在使用简单的 setitimer() 设置时遇到了同样的问题。问题是您的进程默认由 SCHED_OTHER 策略安排在静态优先级 0 上。这意味着您与所有其他进程处于一个池中，动态优先级决定。一旦有一些系统负载，就会出现延迟。

解决方案是使用 sched_setscheduler() 系统调用，将静态优先级至少增加到一个，并指定 SCHED_FIFO 策略。它会带来显着的改善。

#include <sched.h>
...
int main(int argc, char *argv[])
{
    ...
    struct sched_param schedp;
    schedp.sched_priority = 1;
    sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &schedp);
    ...
}

您必须以 root 身份运行才能执行此操作。另一种方法是使用 chrt 程序来做同样的事情，但你必须知道你的 RT 进程的 PID。

sudo chrt -f -p 1 <pid>

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