Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform

Регулировка разрешающей способности

Как мы и говорили на протяжении всей этой главы, нельзя сделать ничего с большей точностью, чем принятая в системе базовая разрешающая способность по времени. Напрашивается вопрос: а как настроить эту базовую разрешающую способность? Для этого вы можете использовать следующую функцию:

int ClockPeriod(clockid_t id,
 const struct _clockperiod *new,
 struct _clockperiod *old, int reserved);

Как и в случае с описанной выше функцией ClockAdjust, с помощью параметров new и old вы получаете и/или устанавливаете значения базовой разрешающей способности по времени. Параметры new и old являются указателями на структуры типа struct _clockperiod, которые, в свою очередь, содержат два элемента — nsec и fract. На настоящий момент элемент fract должен быть равен нулю (это число фемтосекунд (миллиардная доля микросекунды — прим. ред.); нам, вероятно, это еще не скоро потребуется). Параметр nsec указывает, сколько наносекунд содержится в интервале между двумя базовыми отсчетами времени. Значение этого интервала времени по умолчанию — 10 миллисекунд, поэтому значение nsec (если вы используете функцию для получения базового разрешения) будет приблизительно равно 10 миллионам наносекунд. (Как мы уже упоминали ранее в разделе «Источники прерываний таймера», это не будет в точности равняться 10 миллисекундам.)

При этом вы можете, конечно, не стесняться и попробовать назначить базовой разрешающей способности какое-нибудь смехотворно малое значение, но тут вмешается ядро и эту вашу попытку пресечет. В общем случае, в большинстве систем допускаются значения от 1 миллисекунды до сотен микросекунд.

Точные временные метки

Существует одна система отсчета времени, которая не подчиняется описанным выше правилам «базовой разрешающей способности по времени». Некоторые процессоры оборудованы встроенным высокочастотным (высокоточным) счетчиком, к которому QNX/Neutrino обеспечивает доступ при помощи функции ClockCycles. Например, в процессоре Pentium, работающем с частотой 200 МГц, этот счетчик увеличивается тоже с частотой в 200 МГц, и поэтому он может обеспечить вам значение времени с точностью до 5 наносекунд. Это особенно полезно, когда вы хотите точно выяснить, сколько времени затрачивается на выполнение конкретного фрагмента кода (в предположении, конечно, что он не будет вытеснен). В этом случае вы должны вызвать функцию ClockCycles перед началом вашего фрагмента и после его окончания, а потом просто подсчитать разность полученных отсчетов. Более подробно это описано в руководстве по Си-библиотеке.

Тайм-ауты ядра

QNX/Neutrino позволяет вам получать тайм-ауты по всем блокированным состояниям. Мы обсуждали эти состояния в главе «Процессы и потоки» в разделе «Состояния потоков». Наиболее часто у вас может возникнуть потребность в этом при обмене сообщениями: клиент, посылая сообщение серверу, не желает ждать ответа «вечно». В этом случае было бы удобно использовать тайм-аут ядра. Тайм-ауты ядра также полезны в сочетании с функцией pthread_join: завершения потока тоже не всегда хочется долго ждать.

Ниже приводится декларация для функции TimerTimeout, которая является системным вызовом, ответственным за формирование тайм-аутов ядра.

#include <sys/neutrino.h>

int TimerTimeout(clockid_t id, int flags,
 const struct sigevent *notify,
 const uint64_t *ntime, uint64_t *otime);

Видно, что функция TimerTimeout возвращает целое число (индикатор удачи/неудачи; 0 означает, что все в порядке, -1 — что произошла ошибка, и ее код записан в errno). Источник синхроимпульсов (CLOCK_REALTIME, и т.п.) указывается в id, параметр flags задает соответствующее состояние (или состояния). Параметр notify всегда должен быть событием уведомления типа SIGEV_UNBLOCK; параметр ntime указывает относительное время, спустя которое ядро должно сгенерировать тайм-аут. Параметр otime показывает предыдущее значение тайм-аута и в большинстве случаев не используется (вы можете передать вместо него NULL).

Важно отметить, что тайм-ауты «взводятся» функцией TimerTimeout, а запускаются по входу в одно из состояний, указанных в параметре flags. Сбрасывается тайм-аут при возврате из любого системного вызова. Это означает, что вы должны заново «взводить» тайм-аут перед каждым системным вызовом, к которому вы хотите его применить. Сбрасывать тайм-аут после системного вызова не надо — это выполняется автоматически.

Тайм-ауты ядра и функция pthread_join

Самый простой пример для рассмотрения — это использование тайм-аута с функцией pthread_join. Вот как это можно было бы сделать:

/*
 * tt1.c
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <inttypes.h>
#include <errno.h>
#include <sys/neutrino.h>

#define SEC_NSEC 1000000000LL // В одной секунде
 // 1 биллион наносекунд

void* long_thread(void *notused) {
 printf("Этот поток выполняется более 10 секунд\n");
 sleep(20);
}

int main(void) // Игнорировать аргументы
{
 uint64_t timeout;
 struct sigevent event;
 int rval;
 pthread_t thread_id;
 // Настроить событие — это достаточно сделать однажды
 // Либо так, либо event.sigev_notify = SIGEV_UNBLOCK:
 SIGEV_UNBLOCK_INIT(&event);
 // Создать поток
 pthread_create(&thread_id, NULL, long_thread, NULL);
 // Установить тайм-аут 10 секунд
 timeout = 10LL * SEC_NSEC;
 TimerTimeout(CLOCK_REALTIME, _NTO_TIMEOUT_JOIN, &event,
 &timeout, NULL);
 rval = pthread_join(thread_id, NULL);
 if (rval == ETIMEDOUT) {
 printf("Истекли 10 секунд, поток %d все еще"
 " выполняется!\n",
 thread_id);
 }
 sleep(5);
 TimerTimeout(СLOCK_REALTIME, _NTO_TIMEOUT_JOIN, &event,
 &timeout, NULL);
 rval = pthread_join(thread_id, NULL);
 if (rval == ETIMEDOUT) {
 printf("Истекли 25 секунд, поток %d все еще выполняется"
 " (нехорошо)!\n",
 thread_id);
 } else {
 printf("Поток %d завершен (как и ожидалось!)\n",
 thread_id);
 }
}

Мы применили макроопределение SIGEV_UNBLOCK_INIT для инициализации структуры события, но можно было установить sigev_notify в SIGEV_UNBLOCK и «вручную». Можно было даже сделать еще более изящно, передав NULL вместо struct sigevent — функция TimerTimeout понимает это как знак, что нужно использовать SIGEV_UNBLOCK.