【Erlang】Erlang虚拟机的内部时钟

Fri, 19 Sep 2014 00:00:00 +0000

Erlang虚拟机可视为一个小型操作系统, 有自己的一套时钟系统, 与系统时间并不是完全一致的.

Erlang虚拟机时钟使用的是 erlang:now() 获取, 系统时间使用 os:timestamp() 获取. 格式是一样的三元组: {百万秒, 秒, 微秒}.

Erlang内部时钟的特点

为什么Erlang需要实现自己的虚拟机时钟呢? 因为系统时钟有时是不可靠的, 可能会因为联网自动对时或是管理员调时钟而发生突变或往回走, Erlang虚拟机时钟就是为了避免这些问题而设计的, 它有以下几个特点:

单向: 永远不会往回走
时间间隔接近于真实: 如果在两个时间读取虚拟机时钟, 读数为T1和T2, 那么T1-T2的值接近于两个时间点的真实时间间隔.
自动修正: 如果Erlang发现虚拟机内部时钟与系统时钟读数不一致, 它会自动缓慢地修正内部时钟, 使内部时钟与系统时钟一致.

第二点是说: 如果两次读取系统时钟, 发现时间相差1小时, 不一定是真实时间过了一小时, 可能是时钟被拨快了1小时, 实际上只过了几秒但Erlang虚拟机时钟则可以保证, 读数相差1小时, 那么实际时间过了大约一小时, 误差不超过1%.

第三点的实现方法是, Erlang发现内部时间和系统时间差距"较大"的话, 会调节内部时钟走时速度来适应外部时钟. 比方说外部时钟突然快了1分钟, Erlang会用100分钟来"追赶"外部时钟, 这段时间内Erlang内部时钟走时会快1%.

Erlang的这套时钟修正机制虽然不是完美的, 但可以避免出现时间跳跃问题, 防止定时器过早或过晚触发.

Erlang内部时钟的应用

Erlang内部时钟在以下这个几地方使用:

erlang:now()
receive...after
timer模块
erlang:start_timer/3 和 erlang:send_after/3

这就是说, 如果你用send_after设置1小时后给某进程发消息, 想调系统时间让消息快点到是不可能的, 老老实实等1小时吧.

erlang:now() 的特点

单向
间隔真实
自动修正
唯一

前三点由Erlang的内部时钟机制保证, 不必多说. 最后一点是指, 即使在多进程下, 每次调用erlang:now()都会获得不同的值. 因此erlang:now()的返回值也可以拿来当唯一ID用, 不用担心重复.

不过这个机制也会造成在高频率(每秒大于1百万次)调用时, erlang:now()的返回值有偏差. 因为它的返回值精度为1微秒, 1微秒调用2次的话, 也要值这个微秒数加2, 显得走快了.

当系统时间走时正常, 而且调用频率不高时, erlang:now()显示的时间和系统时间是一致的.

关闭内部时钟自动修正

可以在启动erl的时候, 使用+c参数, 关闭内部时钟的自动修正. 这是一般用不上的功能.

erlang:now() vs os:timestamp()

os:timestamp()返回的是系统时钟, 调系统时间的时候就会立即改变. 这对于进行时间相关的逻辑的测试时是很有用的.

erlang:now()在单进程下稍快于os:timestamp(), 但多进程竞争调用会变慢, 可以参考我在stackoverflow上的提问.

参考: Erlang Run-Time System Application (ERTS) 第1.2节

【Erl代码片段】start_timer/3 发送的消息中的TimerRef的用途

Fri, 20 Jun 2014 00:00:00 +0000

Erlang中有两个很相似的延迟发送消息的函数, send_after/3 和 start_timer/3, 区别仅在于前者返回Msg, 后者返回{timeout, TimerRef, Msg}. 后者的这个 TimerRef 有什么用呢?

坚强2002的博客给出了例子:

来自代码erl5.8.2\lib\stdlib-1.17.2\src\gen_fsm.erl

%% Returns Ref, sends event {timeout,Ref,Msg} after Time
%% to the (then) current state.
start_timer(Time, Msg) ->
 erlang:start_timer(Time, self(), {'$gen_timer', Msg}).

%% Returns Ref, sends Event after Time to the (then) current state.
send_event_after(Time, Event) ->
 erlang:start_timer(Time, self(), {'$gen_event', Event}).

%% Returns the remaing time for the timer if Ref referred to
%% an active timer/send_event_after, false otherwise.
cancel_timer(Ref) ->
 case erlang:cancel_timer(Ref) of
 false ->
 receive {timeout, Ref, _} -> 0
 after 0 -> false
 end;
 RemainingTime ->
 RemainingTime
 end.

代码十分清楚, 在取消定时器后, 可以利用这个Ref把消息队列中未处理的消息也删掉.

类似的用法在demonitor/1也可以看到. 取消掉一个monitor, 可以使用类似的方法, 把消息列队中的未处理的'DOWN'消息删掉:

demonitor(MonitorRef),
receive
 {_, MonitorRef, _, _, _} ->
 true
after 0 ->
 true
end

但是这样的代码不用自己写, Erlang自带的 demonitor(MonitorRef, [flush]) 就等价于上面的代码.

为什么demonitor提供了flush参数, 而cancel_timer没有呢? 因为 monitor/2 产生的消息只能发给调用它进程, 而 start_timer 产生的消息可以发给任意进程. 由于Erlang只允许读取本进程的消息队列, 不能干涉别的进程, 所以 cancel_timer 就不提供 flush 参数, 避免误解.

不过, 类似的 unlink/1 却也没有相应的 flush 参数可以用, 要自己刷消息队列:

unlink(Id),
receive
 {'EXIT', Id, _} ->
 true
after 0 ->
 true
end

呵呵.

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