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golang?墻上時鐘與單調時鐘的實現_Golang

作者:浪狼郎 ? 更新時間: 2022-09-15 編程語言

墻上時鐘與單調時鐘

墻上時鐘

墻上時鐘也稱為墻上時間。大多是1970年1月1日(UTC)以來的秒數和毫秒數。

墻上時間可以和NTP(Network Time Protocal,網絡時間協議)同步,但是如果本地時鐘遠遠快于NTP服務器,則強制重置之后會跳到先前某個時間點。(這里不是很確定,猜測是如果時間差的不多,則調整石英晶體振蕩器的頻率,慢慢一致。如果差很多,則強行一致)

單調時鐘

機器大多有自己的石英晶體振蕩器,并將其作為計時器。單調時鐘的絕對值沒有任何意義,根據操作系統和語言的不同,單調時鐘可能在程序開始時設為0、或在計算機啟動后設為0等等。但是通過比較同一臺計算機上兩次單調時鐘的差,可以獲得相對準確的時間間隔。

Time的結構

 type Time struct {
    // wall and ext encode the wall time seconds, wall time nanoseconds,
    // and optional monotonic clock reading in nanoseconds.
    //
    // From high to low bit position, wall encodes a 1-bit flag (hasMonotonic),
    // a 33-bit seconds field, and a 30-bit wall time nanoseconds field.
    // The nanoseconds field is in the range [0, 999999999].
    // If the hasMonotonic bit is 0, then the 33-bit field must be zero
    // and the full signed 64-bit wall seconds since Jan 1 year 1 is stored in ext.
    // If the hasMonotonic bit is 1, then the 33-bit field holds a 33-bit
    // unsigned wall seconds since Jan 1 year 1885, and ext holds a
    // signed 64-bit monotonic clock reading, nanoseconds since process start.
    wall uint64
    ext  int64
    ...
 }
復制代碼

wall和ext共同記錄了時間,但是分為兩種情況,一種是沒有記錄單調時鐘(比如是通過字符串解析得到的時間),另一種是記錄了單調時鐘(比如通過Now)。

wall的第一位是一個標記位

如果為1,則表示記錄了單調時鐘。則wall的2-34(閉區間)位記錄了從1885-1-1到現在的秒數,最后30位記錄了納秒數。而ext記錄了從程序開始運行到現在經過的單調時鐘數。

如果為0,則表示沒有記錄單調時鐘。則wall的2-34(閉區間)位全部為0(那最后30位是啥?)。而ext記錄了從1-1-1到現在經過的秒數。

Since的實現

這里比較關鍵的代碼是第914行的runtimeNano() - startNanostartNano的含義還是直接上代碼比較明了。

 var startNano = 0
 ?
 func init(){
     startNano = runtimeNano()
 }

runtimeNano()是調用了匯編,獲取了操作系統當前的單調時鐘。前面說過,單調時鐘的絕對值沒有什么意義。因此這里將兩個時間相減,得到了從程序開始到現在的單調時鐘。

然后看一下Sub

 func (t Time) Sub(u Time) Duration {
    if t.wall&u.wall&hasMonotonic != 0 {
       te := t.ext
       ue := u.ext
       d := Duration(te - ue)
       if d < 0 && te > ue {
          return maxDuration // t - u is positive out of range
       }
       if d > 0 && te < ue {
          return minDuration // t - u is negative out of range
       }
       return d
    }
    d := Duration(t.sec()-u.sec())*Second + Duration(t.nsec()-u.nsec())
    // Check for overflow or underflow.
    switch {
    case u.Add(d).Equal(t):
       return d // d is correct
    case t.Before(u):
       return minDuration // t - u is negative out of range
    default:
       return maxDuration // t - u is positive out of range
    }
 }

這里我們只需要關注2-13行即可。除去了范圍檢查,這里的主要邏輯就是兩個Time的ext相減。而ext又都代表了單調時鐘,所以最后返回的是單調時鐘的差值。

小結

在分布式系統中,我們經常需要判斷時間間隔來檢測心跳。而墻上時鐘與NTP的組合可能會帶來時間的前后跳躍與閃爍,所以使用單調時鐘更加安全和保險。

在go語言中,沒有直接調用調用時鐘的函數。可以通過time.Now()獲得帶單調時鐘的Time結構體,并通過Since和Until獲得相對準確的時間間隔。

參考資料

go time分析

一個commit

go1.14.2 源碼

數據密集型應用系統設計(書)

原文鏈接:https://juejin.cn/post/7122472804129341476

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