如何获得linux gettimeofday()的微秒时间,它的准确度是多less?

挂钟时间通常由系统RTC提供。 这通常只能提供下至毫秒级的时间,通常具有10-20毫秒的粒度。 然而, gettimeofday()的分辨率/粒度通常被报告在几微秒的范围内。 我假设微秒粒度必须来自不同的来源。

gettimeofday()的微秒分辨率/粒度如何实现?

当从RTC获取毫秒级的部分,并从不同的硬件中获取微秒级时,就会出现两个源相位的问题。 两个来源必须以某种方式synchronized

这两个来源之间的同步/相位如何完成?

编辑:从我读过的链接提供的,特别是以下英特尔链接,我会在这里添加一个问题:

gettimeofday()是否提供微秒级的分辨率/粒度?


编辑2:总结amdns 答案与一些更多的阅读结果:

Linux仅在引导时使用实时时钟(RTC)与更高分辨率的计数器同步,例如Timestampcounter(TSC)。 启动后, gettimeofday()返回一个完全基于TSC值和此计数器频率的时间。 TSC frequency的初始值通过比较系统时间和外部时间源来校正/校准。 调整是由adjtimex()函数完成/configuration的。 内核运行一个锁相环,以确保时间结果是单调和一致的。

这样可以说gettimeofday()具有微秒的分辨率。 考虑到更现代的时间戳计数器在GHz频段运行,可获得的分辨率可能在纳秒级。 所以这个意思是完整的评论

 /** 407 * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval 408 * @tv: pointer to the timeval to be set 409 * 410 * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday() 411 */ 

可以在Linux / kernel / time / timekeeping.c中find 。 这表明在稍后的时间点可能会有更高的分辨率function。 现在, getnstimeofday()仅在内核空间中可用。

但是,通过查看所有涉及到的代码来获得正确的结果,对于不确定性有很多评论。 有可能获得微秒的分辨率。 函数gettimeofday()甚至可以显示微秒级的粒度。 但是:由于TSC频率的drift不能被精确校正,所以它的准确性有严重的误差。 同样,在Linux内部处理这个问题的代码的复杂性也暗示了相信实际上很难做到这一点。 这尤其是但并非完全是由于Linux应该运行的硬件平台数量庞大造成的。

结果: gettimeofday()以微秒粒度返回单调时间,但是它提供的时间几乎不会与任何其他时间源的相位相差one microsecond

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gettimeofday()的微秒分辨率/粒度如何实现?

Linux在许多不同的硬件平台上运行,因此具体细节有所不同。 在现代x86平台上,Linux使用时间戳计数器 ( Time Stamp Counter ,也称为TSC ,该计数器由多个133.33 MHz的晶体振荡器驱动。 晶体振荡器为处理器提供一个参考时钟,处理器将其乘以一定的倍数 – 例如在2.93 GHz的处理器上,倍数为TSC历来是一个不可靠的时间来源,因为实现会在处理器停止计数进入睡眠状态,或者因为处理器转换乘法器来改变性能状态,或者当它变热时减速,所以倍数不是恒定的。 现代x86处理器提供了一个恒定,不变且不间断的TSC 。 在这些处理器上, TSC是一个出色的高分辨率时钟,Linux内核在启动时确定一个初始的近似频率。 TSC为gettimeofday()系统调用提供微秒分辨率,为clock_gettime()系统调用提供纳秒分辨率。

这个同步如何完成?

你的第一个问题是关于Linux时钟如何提供高分辨率,第二个问题是关于同步,这是精度和精度之间的区别。 大多数系统都有一个由电池备份的时钟,以便在系统断电时保持一天的时间。 正如你所期望的那样,这个时钟的准确度和精确度并不高,但是当系统启动的时候,它会得到“大概”的时间。 为了获得准确性,大多数系统使用可选组件来从网络上的外部源获取时间。 两个常见的是

  1. 网络时间协议
  2. 精确时间协议

这些协议定义了网络上的主时钟(或由原子钟产生的时钟层),然后测量网络等待时间以估计主时钟的偏移量。 一旦确定了来自主设备的偏移量,系统时钟就会被disciplined以保持其准确性。 这可以通过

  1. 步进时钟(一个相对较大,突然,不频繁的时间调整),或
  2. Slewing时钟(定义为通过在给定时间段内缓慢增加或减少频率来调整时钟频率)

内核提供了adjtimex系统调用来允许时钟管理。 有关现代英特尔多核处理器如何保持内核之间TSC同步的详细信息,请参阅CPU TSC取指操作,特别是在多核 – 多处理器环境中 。

用于时钟调整的相关内核源文件是kernel / time.c和kernel / time / timekeeping.c 。

当Linux启动时,它使用硬件时钟初始化软件时钟。 请参阅Linux如何在时钟HOWTO中 跟踪时间 。