面试题：C语言Linux定时器的精度优化

可能影响定时器精度的因素

系统时钟分辨率：Linux系统的默认时钟分辨率有限，例如传统的HZ值（如100HZ意味着时钟周期为10ms），这限制了定时器能达到的最小时间间隔精度。
调度延迟：Linux是多任务操作系统，进程调度会引入延迟。当定时器到期时，内核可能正忙于处理其他任务，导致定时器处理函数不能及时执行。
硬件中断频率：硬件定时器产生中断的频率会影响计时精度。较低的中断频率意味着较长时间才会有一次时钟更新机会。

优化方法

提高系统时钟分辨率：通过修改内核配置文件（如CONFIG_HZ参数）来提高系统时钟频率，但这可能会增加系统开销。例如将CONFIG_HZ从100提高到1000，可使时钟周期缩短到1ms。不过这种方法需要重新编译内核，操作复杂且可能影响系统稳定性。
使用高精度定时器API：Linux提供了高精度定时器（High - Resolution Timer，HRT）接口，其基于内核的高精度时钟源，能够提供纳秒级别的计时精度。可以使用hrtimer相关函数，如hrtimer_init、hrtimer_start等。
降低调度延迟：可以将定时器相关的任务设置为较高的优先级，使内核优先调度该任务，减少调度延迟。例如使用SCHED_FIFO调度策略，并通过pthread_setschedparam函数设置线程优先级。

关键代码示例（使用高精度定时器）

#include <linux/hrtimer.h>
#include <linux/ktime.h>
#include <linux/module.h>

// 定时器到期处理函数
static enum hrtimer_restart my_hrtimer_callback(struct hrtimer *timer) {
    // 这里是定时器到期后要执行的代码
    printk(KERN_INFO "High - Resolution Timer Expired!\n");

    // 重新启动定时器
    hrtimer_forward_now(timer, ktime_set(0, 1000000000)); // 1秒后再次触发
    return HRTIMER_RESTART;
}

static struct hrtimer my_timer;

int init_module(void) {
    // 初始化高精度定时器
    hrtimer_init(&my_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
    my_timer.function = &my_hrtimer_callback;

    // 启动定时器，1秒后首次触发
    hrtimer_start(&my_timer, ktime_set(1, 0), HRTIMER_MODE_REL);

    return 0;
}

void cleanup_module(void) {
    // 取消定时器
    hrtimer_cancel(&my_timer);
}

上述代码是一个简单的内核模块示例，展示了如何使用高精度定时器。如果是在用户空间，可以使用clock_gettime和nanosleep等函数来实现高精度计时：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    struct timespec start, end;
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start);

    // 模拟一些任务
    for (int i = 0; i < 100000000; i++);

    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end);
    double elapsed = (end.tv_sec - start.tv_sec) + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) / 1000000000.0;
    printf("Elapsed time: %f seconds\n", elapsed);

    struct timespec sleep_time = {1, 0}; // 睡眠1秒
    nanosleep(&sleep_time, NULL);

    return 0;
}

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面试题：C语言Linux定时器的精度优化

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可能影响定时器精度的因素

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关键代码示例（使用高精度定时器）