gettimeofday 实现原理和优化

一、原理描述

https://blog.csdn.net/lqxandroid2012/article/details/51487547

二、问题描述

Easydarwin中大量使用gettimeofday来获取系统时间，对系统性能造成了一定的影响。我们来做个测试： 

While(1)
{
    Gettimeofday(&tv,NULL);
}

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每秒执行次数为约3000w次；

三、我们来看看gettimeofday函数内核实现

参见：http://blog.csdn.net/russell_tao/article/details/7185588

四、my_gettimeofday()实现

static inline int getcpuspeed_mhz(unsigned int wait_us)
{
       u_int64_t tsc1, tsc2;
       struct timespec t;

        t.tv_sec = 0;
        t.tv_nsec = wait_us * 1000;

        rdtscll(tsc1);

        // If sleep failed, result is unexpected, the caller should retry
        if(nanosleep(&t, NULL))
                return -1;
         rdtscll(tsc2);
         return (tsc2 - tsc1)/(wait_us);
} 

int getcpuspeed()
{
        static int speed = -1;
         while(speed<100)
                speed = getcpuspeed_mhz(50*1000);
         return speed;
}

int my_gettimeofday(struct timeval *tv)
{
        u_int64_t tick = 0;

        // TSC偏移大于这个值，就需要重新获得系统时间
        static unsigned int max_ticks = 80000000;
        rdtscll(tick);
        if(walltime.tv_sec==0 || cpuspeed_mhz==0 ||
                (tick-walltick) > max_ticks)
        {
                if(tick==0 || cpuspeed_mhz==0)
                {
                        cpuspeed_mhz = getcpuspeed();
                        max_ticks = cpuspeed_mhz*RELOAD_TIME_US;
                }
                //printf("gettimeofday again\n");
                gettimeofday(tv, NULL);
                memcpy(&walltime, tv, sizeof(walltime));
                rdtscll(walltick);
                return 0;
        }

        memcpy(tv, &walltime, sizeof(walltime));
        // if RELOAD_TIME_US is 1, we are in the same us, no need to adjust tv
#if RELOAD_TIME_US > 1
        {
                uint32_t t;
                t = ((uint32_t)tick) / cpuspeed_mhz;
                TIME_ADD_US(tv, t);//add 1 us
        }
#endif
        return 0;
}

•  

通过休眠一段时间，然后检查cpu TSC变化，来大概估算cpu时钟频率，然后每次调用my_gettimeofday时，通过宏，rdtscll获取寄存器rdtsc寄存器的值，系统启动后cpu的tick数，当然第一次要先获取一下当前系统时间，gettimeofday。然后根据上面计算出来的cpu频率，以及获取到的cpu已经走过的tick数，计算出相对前面的gettimeofday时间的偏移，相加后得到当前系统时间。

备注：上面讲过，由于通过休眠一段时间，统计cpu tick变化的方式统计的cpu频率有一定误差，因此。Cpu tick每走过80000000重新校验一次，如果想要更高的精度，可以把这个值缩小。

五、优化后的测试效果

 
8000w+次每秒，性能提高了2-3倍。 
在EasyDarwin上测试，通过easypusher_file推送100路，经过my_gettimeofday优化后，cpu消耗降低8%左右。