第七章維護定時器

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第七章 維護定時器7.1 定時器? 網絡協議大量使用定時器實現與時間有關的功能 ? 當以下任一情況發生時,定時器模塊存在性能問題:? 定時器算法由CPU實現:每一個硬件時鐘滴答都要中斷 CPU。若時鐘精度在微秒量級,中斷處理開銷很大。? 要求細粒度定時器(如微秒量級):啟動/終止延遲要小 ? 同時活躍的定時器數目很大:要求啟動/終止延遲小? 當網絡速度提高時,? 定時器精度要提高:需要細粒度的定時器精確測量RTT, 以及加快重傳與恢復? 啟動/終止速度要提高:包速率提高了定時器模塊的組成? StartTimer (Interval, RequestID, ExpiryAction):? 啟動一個定時器,定時器在Interval個時間單位后超時? StopTimer (RequestID):? 終止指定的定時器? PerTickBookkeeping:? 每隔1個定時器粒度,檢查是否有定時器超時;若有, 調用ExpiryProcessing? ExpiryProcessing:? 執行StartTimer()中指定的ExpiryAction選擇定時器算法的性能指標? 兩個性能指標:? 定時器數據結構占用的空間(空間復雜度) ? 定時器模塊中例程的調用延遲(從調用到完成的時間)(時間復雜度)? 以上兩個性能指標都與定時器的數量(平 均數量或最大數量)有關。7.2 簡單的定時器方案? 方案一:? StartTimer()找到一個內存位置(變量),設置該位置的 值為Interval。? 每隔1個定時器粒度,PerTickBookkeeping遞減每個活躍 的定時器;若某個定時器的值變為0,調用相應的 ExpiryAction。? 復雜度分析:? 每個定時器只使用一個內存位置,所用空間最小 ? PerTickBookkeeping的執行時間為O(n),其余為O(1)? 適合活躍定時器少、PerTickBookkeeping實現快的場合簡單的定時器方案(2)? 方案二(用于較早的UNIX版本):? 定時器保存在一個有序鏈表中,按照定時器到期的絕 對時間由低到高存儲。? 每個時鐘滴答,PerTickBookkeeping遞增當前時間,然 后和表頭進行比較,將超時的表頭元素刪除。? 新增一個定時器時,StartTimer搜索鏈表,找到一個合 適的位置插入新定時器。方案二的復雜度分析? PerTickBookkeeping的平均時間為O(1)。 ? StartTimer的最大時間為O(n)。 ? 如果定時器鏈表是雙向鏈表,StopTimer的時間可為O(1)。 ? 需要O(n)的額外空間,用于保存雙向鏈表中的前向指針和后向指針。? 若有硬件定時器支持,可以避免每個時鐘滴答的 中斷開銷(將硬件定時器設為第一個定時器的到 期時間),但有些處理器架構不提供這種能力。簡單的定時器方案(3)? 方案三:? 將方案二中的鏈表換成基于樹的數據結構(如 非平衡二叉樹),將StartTimer的延遲從O(n) 減少到O(log(n))。

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