非实时系统精确定时器的实现

我们通常使用的系统，不管是linux还是windows，都是非实时系统。非实时系统可以获得很精确的当前时间，甚至可以通过读取cpu的某些寄存器得到以cpu周期计数的时钟，估计除了GPS系统之外足以应付我们日常能够碰到的应用，但是，非实时系统并没有提供精确的定时器实现。如果在linux或者windows系统中使用系统定时器，尽管我们可以创建精度为1ms甚至更小的定时器，但是实际执行的时候可以发现，定时器总是需要几ms甚至十几ms才会被调度一次，而不能达到期望的精度。

通常情况下10ms量级的定时器可以满足应用的需求，但一些特殊场景下10ms就显得太长了，比如我碰到过一个场景，在一个单向网络上将数据推动到一台设备上，推送速率大约100Mbps量级。如果每10ms推送一次，那么每次推送的数据量大约是1Mb，可是那个接收设备比较老，没有这么大的接收buffer，很容易造成丢包，而单向网络上是没有办法进行数据重传的，如果我们降低一次推送的数据量，那么总体的传输效率就会相应下降。因此，唯一可行的方法是我们根据接收设备的IO大小，尽可能“平滑”的进行数据的推送，我们需要更精细的时钟对推送行为进行控制。

对于linux系统，理论上我们可以重新编译内核，减少系统时钟的调用间隔，但这样做动静太大，可能影响许多系统模块的运行，存在风险，我们还是期望能够在应用层解决问题。经过尝试，最终我们找到了问题的解决方案：

感谢cpu厂商为我们提供的多核系统，我们牺牲一个内核，在这个核上跑一个忙等待的检查线程，它的作用就是用死循环的方式不断的读取系统时间，并通知推送线程（可以是多个）是否可以启动推送。推送线程平时等待在一个信号量上，当时间到期之后，检查线程置位信号量，推送线程被激活并进行推送。按照这个方式，我们可以实现几乎任意精度的定时器。

这个方案的缺点是有一个cpu内核被浪费了，好在服务器一般都有4、8甚至16个内核，浪费一个核的代价还是可以接受的。

注：我们为该方案申请了专利并已经获得授权，专利名称：一种在非实时系统上精确网络限速的方法，授权号CN102368729B。