使用gettimeofday()自校正定期计时器

Question

我有一个循环，它运行每个X usecs，包括执行一些I/O，然后为X usecs的剩余部分休眠。为了（粗略地）计算睡眠时间，我所做的就是在I/O前后取一个时间戳，并从X中减去差值。以下是我用于时间戳的函数：

long long getus ()
{
        struct timeval time;
        gettimeofday(&time, NULL);
        return (long long) (time.tv_sec + time.tv_usec);
}

正如你所能想象的，这开始漂移得很快，I/O突发之间的实际时间通常比X长几毫秒。为了让它更准确一点，我想也许如果我记录下上一个开始时间戳，每次我开始一个新的周期时，我都可以计算出上一个周期花了多长时间（这个开始时间戳和上一个之间的时间）。然后，我知道它比X长了多少，我可以调整我的睡眠来补偿这个周期。

以下是我尝试实现它的方法：

    long long start, finish, offset, previous, remaining_usecs;
    long long delaytime_us = 1000000;
    /* Initialise previous timestamp as 1000000us ago*/
    previous = getus() - delaytime_us;
    while(1)
    {
            /* starting timestamp */
            start = getus();
            /* here is where I would do some I/O */
            /* calculate how much to compensate */
            offset = (start - previous) - delaytime_us;
            printf("(%lld - %lld) - %lld = %lldn", 
                    start, previous, delaytime_us, offset);
            previous = start;
            finish = getus();
            /* calculate to our best ability how long we spent on I/O.
             * We'll try and compensate for its inaccuracy next time around!*/
            remaining_usecs = (delaytime_us - (finish - start)) - offset;
            printf("start=%lld,finish=%lld,offset=%lld,previous=%lldnsleeping for %lldn",
                    start, finish, offset, previous, remaining_usecs);
            usleep(remaining_usecs);
    }

它似乎在循环的第一次迭代中起作用，但在那之后事情就变得一团糟了。

以下是循环的5次迭代的输出：

(1412452353 - 1411452348) - 1000000 = 5
start=1412452353,finish=1412458706,offset=5,previous=1412452353
sleeping for 993642
(1412454788 - 1412452353) - 1000000 = -997565
start=1412454788,finish=1412460652,offset=-997565,previous=1412454788
sleeping for 1991701
(1412454622 - 1412454788) - 1000000 = -1000166
start=1412454622,finish=1412460562,offset=-1000166,previous=1412454622
sleeping for 1994226
(1412457040 - 1412454622) - 1000000 = -997582
start=1412457040,finish=1412465861,offset=-997582,previous=1412457040
sleeping for 1988761
(1412457623 - 1412457040) - 1000000 = -999417
start=1412457623,finish=1412463533,offset=-999417,previous=1412457623
sleeping for 1993507

输出的第一行显示了上一个循环时间是如何计算的。似乎前两个时间戳基本上相距1000000us（1412452353-1411452348=1000005）。然而，在这之后，开始时间戳之间的距离以及偏移量开始看起来不那么合理。有人知道我在这里做错了什么吗？

编辑：我也欢迎关于获得准确计时器的更好方法的建议能够在延迟期间睡觉！

Answer 1

经过更多的研究，我发现这里有两个错误-首先，我计算的时间戳是错误的。getus（）应该返回如下：

return (long long)1000000*(time.tv_sec + time.tv_usec);

其次，我应该将时间戳存储在unsigned long long或uint64_t中。所以getus（）应该是这样的：

uint64_t getus ()
{
        struct timeval time;
        gettimeofday(&time, NULL);
        return (uint64_t) 1000000 * (time.tv_sec + time.tv_usec);
}

事实上，我要到明天才能测试这个，所以我会回来报告。