8.2 СИСТЕМНЫЕ ОПЕРАЦИИ, СВЯЗАННЫЕ СО ВРЕМЕНЕМ

Существует несколько системных функций, имеющих отношение к времени протекания процесса: stime, time, times и alarm. Первые две имеют дело с глобальным системным временем, последние две - с временем выполнения отдельных процессов.

Функция stime дает суперпользователю возможность заносить в глобальную переменную значение глобальной переменной. Выбирается время из этой переменной с помощью функции time:

   time(tloc);

где tloc - указатель на переменную, принадлежащую процессу, в которую заносится возвращаемое функцией значение. Функция возвращает это значение и из самой себя, например, команде date, которая вызывает эту функцию, чтобы определить текущее время.

Функция times возвращает суммарное время выполнения процесса и всех его потомков, прекративших существование, в режимах ядра и задачи. Синтаксис вызова функции:

   times(tbuffer)
    struct tms *tbuffer;

где tms - имя структуры, в которую помещаются возвращаемые значения и которая описывается следующим образом:

   struct tms {
       /* time_t - имя структуры данных, в которой хранится время       */
       time_t tms_utime;  /* время выполнения процесса в режиме задачи  */
       time_t tms_stime;  /* время выполнения процесса в режиме ядра    */
       time_t tms_cutime;  /* время выполнения потомков в режиме задачи */
       time_t tms_cstime;  /* время выполнения потомков в режиме ядра   */
    };

Функция times возвращает время, прошедшее "с некоторого произвольного момента в прошлом", как правило, с момента загрузки системы.

     #include <sys/types.h>                                     
     #include <sys/times.h>                                     
     extern long times();                                       
                                                                
     main()                                                     
     {                                                          
        int i;                                                  
        /* tms - имя структуры данных, состоящей из 4 элемен-   
           тов */                                               
        struct tms pb1,pb2;                                     
        long pt1,pt2;                                           
                                                                
        pt1 = times(&pb1);                                      
        for (i = 0; i < 10; i++)                                
             if (fork() == 0)                                   
                 child(i);                                      
                                                                
        for (i = 0; i < 10; i++)                                
             wait((int*) 0);                                    
        pt2 = times(&pb2);                                      
        printf("процесс-родитель: реальное время %u             
                в режиме задачи %u в режиме ядра %u             
                потомки: в режиме задачи %u в режиме ядра %u\n",
                pt2 - pt1,pb2.tms_utime - pb1.tms_utime,        
                pb2.tms_stime - pb1.tms_stime,                  
                pb2.tms_cutime - pb1.tms_cutime,                
                pb2.tms_cstime - pb1.tms_cstime);               
     }                                                          
                                                                
     child(n);                                                  
        int n;                                                  
     {                                                          
        int i;                                                  
        struct tms cb1,cb2;                                     
        long t1,t2;                                             
                                                                
        t1 = times(&cb1);                                       
        for (i = 0; i < 10000; i++)                             
             ;                                                  
        t2 = times(&cb2);                                       
        printf("потомок %d: реальное время %u в режиме задачи %u
                в режиме ядра %u\n",n,t2 - t1,                  
                cb2.tms_utime - cb1.tms_utime,                  
                cb2.tms_stime - cb1.tms_stime);                 
        exit();                                                 
     }                                                          

На Рисунке 8.7 приведена программа, в которой процесс-родитель создает 10 потомков, каждый из которых 10000 раз выполняет пустой цикл. Процесс-родитель обращается к функции times перед созданием потомков и после их завершения, в свою очередь потомки вызывают эту функцию перед началом цикла и после его завершения. Кто-то по наивности может подумать, что время выполнения потомков процесса в режимах задачи и ядра равно сумме соответствующих слагаемых каждого потомка, а реальное время процесса-родителя является суммой реального времени его потомков. Однако, время выполнения потомков не включает в себя время, затраченное на исполнение системных функций fork и exit, кроме того оно может быть искажено за счет обработки прерываний и переключений контекста.

С помощью системной функции alarm пользовательские процессы могут инициировать посылку сигналов тревоги ("будильника") через кратные промежутки времени. Например, программа на Рисунке 8.8 каждую минуту проверяет время доступа к файлу и, если к файлу было произведено обращение, выводит соответствующее сообщение. Для этого в цикле, с помощью функции stat, устанавливается момент последнего обращения к файлу и, если оно имело место в течение последней минуты, выводится сообщение. Затем процесс с помощью функции signal делает распоряжение принимать сигналы тревоги, с помощью функции alarm задает интервал между сигналами в 60 секунд и с помощью функции pause приостанавливает свое выполнение до момента получения сигнала. Через 60 секунд сигнал поступает, ядро подготавливает стек задачи к вызову функции обработки сигнала wakeup, функция возвращает управление на оператор, следующий за вызовом функции pause, и процесс исполняет цикл вновь.

Все перечисленные функции работы с временем протекания процесса объединяет то, что они опираются на показания системных часов (таймера). Обрабатывая прерывания по таймеру, ядро обращается к различным таймерным счетчикам и инициирует соответствующее действие.