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Time_nanos Sleepの基礎となる実装メカニズムに関する研究

gitbox 2025-05-28

PHPでは、 Time_nanos Sleep関数を使用して、プログラムを指定された秒数とNANOCONDSを一時停止させます。従来の睡眠機能と比較して、特に高周波ポーリング、タイマー、遅延タスクなど、より高い時間精度要件を備えたシナリオに適した高精度遅延制御を提供します。この記事では、 Time_nanos Sleep機能の基礎となる実装メカニズムのより深い理解に取り組み、サンプルコードを介してその使用を習得するのに役立ちます。

Time_nanos Sleep Basic Introduction

time_nanosleep機能のプロトタイプは次のとおりです。

 bool time_nanosleep(int $seconds, int $nanoseconds)

  • $秒は一時停止する秒数であり、非陰性整数でなければなりません。

  • $ nanosecondsは、0〜999,999,999の範囲の追加ナノ秒です。

関数が成功したときにtrueを返します。一時停止が中断されると、残りの時間を含む配列が返されます。

基礎となる実装メカニズム

PHPのTime_nanos Sleepは、PHP自体によって完全に実装されるわけではなく、基礎となるオペレーティングシステムからのシステム呼び出しに依存します。主に、ほとんどのUnix様システムでサポートされているPOSIX標準のナノスリープ機能に依存しています。

Nanos Sleep機能により、プログラムは指定された秒およびナノ秒の実行を一時停止できるため、ナノ秒レベルの遅延を実現できます。根本的な原則は次のとおりです。

  1. システムコールはカーネル状態を入力します<br> PHPがTime_nanos Sleepを呼び出すと、基礎となる層がC言語に実装されたNanos Sleep関数を呼び出して、オペレーティングシステムに一時停止された要求を発行します。

  2. カーネルスケジューリングの一時停止<br> カーネルがリクエストを受け取った後、指定された時間の現在のプロセスを一時停止し、CPUは他のプロセスに切り替えて実行され、リソース利用効率が向上します。

  3. 到着した後、プロセスを回復します<br> 時が来たら、カーネルはプロセスを目覚めさせ、PHPコードを実行し続けます。

  4. 信号割り込みの処理<BR> プロセスが待機期間中に信号（割り込みなど）を受信した場合、 Nanos Sleepは事前に戻り、残りの待機時間を通知します。

Windows Systemsでは、 Nanos Sleepが不足しているため、PHPは同等の睡眠またはSleepEx機能を呼び出しますが、精度はPOSIXシステムほど高くない場合があります。

PHPソースコードの例を呼び出します

PHPのTime_nanos Sleepは実際に拡張モジュールでC言語で実装されており、コアコールは次の擬似コードに似ています。

 PHP_FUNCTION(time_nanosleep)
{
    zend_long sec, nsec;
    struct timespec req, rem;

    if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS(), "ll", &sec, &nsec) == FAILURE) {
        return;
    }

    if (sec < 0 || nsec < 0 || nsec > 999999999) {
        zend_argument_value_error(1, "seconds must be >= 0 and nanoseconds between 0 and 999999999");
        RETURN_FALSE;
    }

    req.tv_sec = sec;
    req.tv_nsec = nsec;

    if (nanosleep(&req, &rem) == 0) {
        RETURN_TRUE;
    } else {
        array_init(return_value);
        add_assoc_long(return_value, "seconds", rem.tv_sec);
        add_assoc_long(return_value, "nanoseconds", rem.tv_nsec);
    }
}

このコードで：

  • ナノスリープはキーシステムコールです。

  • 0が正常に返された場合、PHPはtrueを返します。

  • 信号が中断された場合、残りの時間配列が返されます。

PHP例：高精度遅延

<?php
echo "開始時間：" . microtime(true) . "\n";

// 一時停止 1 2番 500 毫2番
$result = time_nanosleep(1, 500000000);

if ($result === true) {
    echo "一時停止成功\n";
} else {
    echo "一時停止被中断，残り時間：" . $result['seconds'] . " 2番 " . $result['nanoseconds'] . " 纳2番\n";
}

echo "終了時間：" . microtime(true) . "\n";
?>

このコードを実行すると、プログラムが約1.5秒間一時停止し、 Time_nanos Sleepの高精度の一時停止機能を反映していることがわかります。

メモと制限

  • Time_nanos Sleepは絶対的な精度を保証することはできず、実際の遅延はわずかに逸脱する可能性があり、これはオペレーティングシステムのスケジューリングの影響を受けます。

  • ナノ秒パラメーターの最大値は999,999,999を超えることはできません。そうしないと、エラーが返されます。

  • Windowsプラットフォームでは、精度は比較的低く、主にシステムタイマーに依存します。

  • この機能は、高精度のタイミングと短い間隔制御に適していますが、リアルタイムオペレーティングシステムのハードリアルタイムタイマーに代わるものではありません。

要約します

Time_nanos Sleep関数は、PHPがオペレーティングシステムの高精度睡眠メカニズムにアクセスするためのインターフェイスであり、基礎となる層はPOSIX標準ナノスリープシステムコールに依存しています。開発者に、正確な遅延を必要とするアプリケーションシナリオに適した2番目とナノ秒レベルで時間制御機能を提供します。その基礎となる実装を理解することにより、機能の行動特性と使用制限をよりよく理解するのに役立ちます。

PHP関数の基礎となる実装に関する洞察を得るために、公式のPHPソースコードまたは関連するオペレーティングシステムのNanos Sleepドキュメントを参照できます。

これらのリソースを通じて、PHPがシステムと密接に連携して効率的な時間管理を実現する方法をさらに調査できます。

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