网络程序计时器通常用啥实现？

通常来讲，就是利用 select 的空余时间，来进行时钟检查，不管是 select / poll / epoll/ kevent，以下统称 select，它有一个等待时间作为参数，即没有事件时，最多 wAIt 多少时间，我们把这个作为网络库的基准频率，比如 10MS，或者 20MS, 25MS, 50MS，都是常用的几个值。

就是说网络库调用 select 等待事件时如果没有事件，那么最长等待 10MS 就返回了，这时再处理完所有网络事件后，就可以来处理时钟数据了。事件处理函数就是这样：

def update_events(milisec = 10):
result = selector.select(milisec)
for fd, event in result:
do something with socket event
current = time.time()
update_timer(current)

while 1:
WAIT_MILLISEC = 10
update_events(WAIT_MILLISEC)

关键就是这个两次 select 中间 update_timer 的任务：集合中检查需要唤醒的时钟，并且调用它们的回调函数，来驱动整个服务器的时钟运行，以最简单的扫描法为例：

def update_timer (current):
for timer in available_timers:
while current >= timer.expires:
timer.callback(current)
timer.expires += timer.period

available_timers 记录着当前可用的所有 timer 的集合，expires 是他们需要被触发的时间，如果当前时间大于等于这个 expires，认为该 timer 需要被触发到。注意 timer.expires 更新的时候是 += 周期，而不是 = current + 周期，后者会导致误差积累，长时间运行后偏差越来越大。同时这里需要 while，因为可能跨越两个以上周期，当然只运行一次的 timer 就不需要了，这里只是简化下。

比如 libevent 里面的主循环 event_base_loop 每次 select 完毕后就调用一次 timeout_process。

这就是 Timer 调度的基本原理。

可能你会发现每次 select 结束都要扫描整个 available_timers 集合，是一个非常费时间的事情，那么首先想到的就是优先队列了：将 Timer 节点按照 expires 的先后顺序，将最快要发生的超时节点放在前面，每次检测队列头就可以判断是否超时了。

比如 libevent 里面的 timerout_process 函数，就是用最小堆来存储超时事件，每次检测堆的第一个节点如果超时则删除并继续检测下一个，否则跳出循环（此时没有任何节点到期）。

还有一种固定超时队列，就是里面的节点的超时周期都是相同的，那么每次增加都在最后，每次检测都只检测头部。比如所有链接都要检测60秒无事件超时这个事情，就可以用它，因为60秒是固定的，新增时放到队列最后，检测时只检测头部是否超时，如果有事件来到，就删除并重新加入队列末尾，这是固定超时队列。

还有上面专门说的系统提供的 timerfd，创建后加入 select， 但是受限于 linux 系统，跨平台就用不了了，不能太依赖。

然而这些都不算最完美的解决方案，一旦超时节点多达上万个，每个时间都不同，又考虑通用实现（非特定平台实现）的话，这几种调度方式是要吃亏的，目前最好的算法是 Linux Kernel 的时间轮算法，几乎保证不管有多少个时钟对象要处理，每次 update_timer 的时间都几乎是常数。

具体可以看代码 kernel/timer.c ，时间轮的应用层实现见我写的：
Asyn.NET/itimer.h at master · skywind3000/AsyncNet · Github
AsyncNet/itimer.c at master · skywind3000/AsyncNet · GitHub

两个文件，拷贝走就得了，没有任何第三个文件的依赖，更没有全局唯一的时钟管理器。

一般来讲 “侵入式” 的网络库，都会把这个事情给管理了，因为他们接管你的主循环，比如 libevent, skynet 之类，你进入一个 event_loop 就只有程序结束才能出来了，而非侵入式的网络库不会接管你的主循环，可以让你自己主动去触发。

比如某同事想在 libevent 上跑一套自己的时钟系统，而 event_base_dispatch 属于进去就出不来的 “侵入式” 设计。为了能在 select 前后加入自己的时钟调度，不得不把 libevent 改出一个 branch 来，所以 侵入式 是比较恶劣的设计。libevent 应该学习一下 win32，把 GetMessage, DispatchMessage 放出来，比如叫做:

int event_base_update(struct event_base *base, int max_wait_time);

让你主动去触发它，然后灵活的在前后做点事情，还可以用 event_base_wakeup 从另外一个现成唤醒它，这样就会灵活很多了，完全取代 event_base_dispatch 这个进去出不来的死循环。

每次 select wait 的时间一般用一个固定值，称为一个 TICK，固定值选大了，时钟基准周期就会很长，短时误差就会增大，选小了，又会占用额外 cpu，可以模拟 Linux 使用 100Hz的值，即 10ms来做，这也是通行做法。

不嫌麻烦还可以每次从 timer 集合里面选择最先要超时的事件，计算还有多长时间就会超时，作为 select wait 的值，每次都不一样，每次都基本精确，同时不会占用多余 cpu，这叫 tickless，Linux 的 3.x以上版本也支持 tickless 的模式来驱动各种系统级时钟，号称更省电更精确，不过需要你手动打开，FreeBSD 9 以后也引入了 tickless。

TICKLESS 模式可以说是一个新的方向，但是目前处于默认关闭的测试状态，那么你的网络库到底是用 TICK 还是 TICKLESS，看你根据具体情况来评估了。