七章维护定时器.pptVIP

7.5 分层定时轮（Hierarchical Wheels） 为表示最长时间为100天（8640000秒）的定时器，只需使用以下4个不同时间粒度的数组： 一个长度为100的数组，每个元素表示1天 一个长度为24的数组，每个元素表示1小时 一个长度为60的数组，每个元素表示1分钟 一个长度为60的数组，每个元素表示1秒钟 所需空间： 100+24+60+60=244个存储位置 举例 设置定时器 假定当前时间是11天10时24分30秒，需设置一个时长为50分45秒的定时器： 首先计算定时器的绝对到期时间为11天11时15分15秒； 将定时器插入到小时数组中当前指针（10时）向下一个元素（11时）所指的链表中，将余数（15分15秒）存入该位置。 秒数组的工作方式 秒数组按如下方式工作： 在硬件时钟的每个滴答，秒指针加1 如果当前元素所指链表非空，对链表中的每个元素执行ExpiryProcessing 其它三个数组的更新 为推动分层定时轮，系统中总有以下时钟： 一个60秒的定时器：用来更新分钟数组 一个60分钟的定时器：用来更新小时数组 一个24小时的定时器：用来更新天数组 以60秒定时器为例： 每当60秒定时器到期，将当前分钟指针下移1个位置，为分钟指针指向的定时器（链）执行ExpiryProcessing，重新插入一个60秒定时器。 时间到达指定的小时 当时间到达11时（此时小时指针指向元素11，分钟指针和秒指针都指向各自数组的元素0）： ExpiryProcessing检查链表中的元素，获得剩余时间15分15秒 将定时器移动到分钟数组当前指针（0）向后15个元素（15分）的链表中，存入余数15秒。 时间到达指定的分和秒 当分钟指针到达第15个元素时（此时秒指针指向元素0）： ExpiryProcessing检查链表中的元素，获得剩余时间15秒 将定时器移动到秒数组，放入当前秒指针（0）向后15个元素（15秒）的链表中 当秒指针到达第15个元素时： 定时器到期，执行用户的ExpiryProcessing 7.6 BSD实现 原先的BSD实现： 将定时器组织在一个有序链表中，每个定时器值为距离前一个定时器到期时间的时长。 设置和取消定时器时沿链表查找，时间复杂度为O(n)。查找定时器的过程中，中断被锁定。 改进的实现： 基于哈希轮，启动、取消和维护定时器都只需常数时间，中断被锁定的时间很短 可支持几千个同时活跃的时钟 7.7 获得细粒度定时器 早期的BSD实现，定时器粒度为200ms。 即使使用定时轮，粒度也不可能低于定时器滴答的粒度（典型地为1ms）。 通过提高定时器芯片的中断频率来获得细粒度定时器，中断处理开销太大： 在500MHz的Pentium CPU上测得一次中断处理的开销约为4.5微秒 如果定时器硬件每10微秒中断一次，则中断处理开销就要占到45% 运用系统思维 整个CPU时间充满了各种转换事件，包括系统调用、异常（如缺页）、硬件中断等。 设想： 在处理转换事件的代码中加入对定时器的检查，不会增加很多开销。 但和硬件时钟中断不同的是，转换事件的发生频率不可预测。经实际测量： 转换事件之间的平均延迟在5～30微秒之间变化 超过100微秒的延迟仅有6%的发生率 最大延迟从未超过1ms 提供“软”定时器设施 放宽系统要求（P3）： 不试图实现一个总能提供微秒级定时器的“硬”定时器设施，而是实现一个经常能提供10微秒定时器的“软”定时器设施。 为限制软定时器设施的误差，可以增加一个每隔1ms中断一次的硬件时钟中断。 许多网络应用可以从软定时器受益，如使用快速重传进行错误恢复时，多数情况下可以很快（小于1ms）进行。 7.8 小结 定时轮： 无论有多少个定时器，可将定时器实现的开销降至常数，这使得一个定时器设施可以支持非常多的定时器。 软件定时器： 可以减少由PerTickBookkeeping引起的操作系统开销，使得一个定时器设施在多数情况下可以提供细粒度的定时器。 第七章 维护定时器 7.1 定时器 网络协议大量使用定时器实现与时间有关的功能 当以下任一情况发生时，定时器模块存在性能问题: 定时器算法由CPU实现：每一个硬件时钟滴答都要中断CPU。若时钟精度在微秒量级，中断处理开销很大。 要求细粒度定时器（如微秒量级）：启动/终止延迟要小 同时活跃的定时器数目很大：要求启动/终止延迟小 当网络速度提高时， 定时器精度要提高：需要细粒度的定时器精确测量RTT，以及加快重传与恢复 启动/终止速度要提高：包速率提高了 定时器模块的组成 StartTimer (Interval, RequestID, ExpiryAction)： 启动一个定时器，定时器在Interval个时间单位后超时 StopTimer (Reque