gettimeofday()的開銷
在linux中，nginx透過gettimeofday()獲取系統當前時間；
gettimeofday是C庫提供的函式（不是系統呼叫），它封裝了核心裡的sys_gettimeofday系統呼叫。
Linux的系統呼叫透過int 80h實現，用系統呼叫號來區分入口函式，步驟大致如下：
1 API將系統呼叫號存入EAX，然後透過中斷呼叫使系統進入內核態；
2 核心中的中斷處理函式根據系統呼叫號，呼叫對應的核心函式（系統呼叫）；
3 系統呼叫完成相應功能，將返回值存入EAX，返回到中斷處理函式；
4 中斷處理函式返回到API中；
5 API將EAX返回給應用程式

然而除了基本的系統呼叫外，x86_64還提供了sysenter/vsyscall方式獲取核心態資料，vsyscall在記憶體中建立核心態的共享頁面，使用者態也有權訪問，可不經過系統中斷和陷入核心獲取核心資訊；
gettimeofday()便是透過vsyscall實現了系統呼叫。

更新時間快取
為避免每次都呼叫OS的gettimeofday，nginx採用時間快取，每個worker程式都能自行維護；
為控制併發訪問，每次更新時間快取前需申請鎖，而讀時間快取無須加鎖；
為避免分裂讀，即某worker程式讀時間快取過程中接受中斷請求，期間時間快取被其他worker更新，導致前後讀取時間不一致；nginx引入時間快取陣列(共64個成員)，每次都更新陣列中的下一個元素；
更新時間透過ngx_time_update()實現
typedef struct {
time_t sec;
ngx_uint_t msec;
ngx_int_t gmtoff;
} ngx_time_t;
volatile ngx_time_t *ngx_cached_time;
volatile ngx_str_t ngx_cached_err_log_time;
volatile ngx_str_t ngx_cached_http_time;
volatile ngx_str_t ngx_cached_http_log_time;
volatile ngx_str_t ngx_cached_http_log_iso8601;

static ngx_time_t cached_time[NGX_TIME_SLOTS];
static u_char cached_err_log_time[NGX_TIME_SLOTS][sizeof("1970/09/28 12:00:00")];
static u_char cached_http_time[NGX_TIME_SLOTS][sizeof("Mon, 28 Sep 1970 06:00:00 GMT")];
static u_char cached_http_log_time[NGX_TIME_SLOTS][sizeof("28/Sep/1970:12:00:00 +0600")];
static u_char cached_http_log_iso8601[NGX_TIME_SLOTS][sizeof("1970-09-28T12:00:00+06:00")];
static u_char cached_syslog_time[NGX_TIME_SLOTS][sizeof("Sep 28 12:00:00")];

void
ngx_time_update(void)
{
u_char *p0, *p1, *p2, *p3, *p4;
ngx_tm_t tm, gmt;
time_t sec;
ngx_uint_t msec;
ngx_time_t *tp;
struct timeval tv;

if (!ngx_trylock(&ngx_time_lock)) {--更新快取前需獲取ngx_time_lock
return;
}

ngx_gettimeofday(&tv);--宏定義，呼叫os的gettimeofday(tp, null)

sec = tv.tv_sec;
msec = tv.tv_usec / 1000;
ngx_current_msec = (ngx_msec_t) sec * 1000 + msec;

tp = &cached_time[slot]; --讀當前時間快取

if (tp->sec == sec) { --如果快取的時間秒=當前時間秒，直接更新當前slot元素的msec並返回，否則更新下一個slot陣列元素；
tp->msec = msec;
ngx_unlock(&ngx_time_lock);
return;
}

if (slot == NGX_TIME_SLOTS - 1) {
slot = 0;
} else {
slot++;
}

tp = &cached_time[slot];
tp->sec = sec;
tp->msec = msec;
ngx_gmtime(sec, &gmt);

p0 = &cached_http_time[slot][0];
--ngx_sprintf讀取所有引數並呼叫ngx_vslprintf，將後續引數以第二個引數的格式複製到P0開始的記憶體區，即給cached_http_time[slot]賦值，
--後續的cached_err_log_time[slot] & cached_http_log_time[slot] & cached_http_log_iso8601[slot] & cached_syslog_time[slot]也同理
(void) ngx_sprintf(p0, "%s, %02d %s %4d %02d:%02d:%02d GMT",
week[gmt.ngx_tm_wday], gmt.ngx_tm_mday,
months[gmt.ngx_tm_mon - 1], gmt.ngx_tm_year,
gmt.ngx_tm_hour, gmt.ngx_tm_min, gmt.ngx_tm_sec);

..................
ngx_memory_barrier();--禁止編譯器對後面的語句最佳化，如果沒有這個限制，編譯器可能將前後兩部分程式碼合併，可能導致這6個時間更新出現間隔，期間若被讀取會出現時間不一致的情況

ngx_cached_time = tp;
ngx_cached_http_time.data = p0;
ngx_cached_err_log_time.data = p1;
ngx_cached_http_log_time.data = p2;
ngx_cached_http_log_iso8601.data = p3;
ngx_cached_syslog_time.data = p4;

ngx_unlock(&ngx_time_lock);
}

ngx_time_update()呼叫最頻繁的是在worker程式處理事件時
ngx_worker_process_cycle -- ngx_process_events_and_timers -- ngx_process_events
#define ngx_process_events ngx_event_actions.process_events
以epoll為例，其對應API為ngx_epoll_process_events
ngx_epoll_process_events(ngx_cycle_t *cycle, ngx_msec_t timer, ngx_uint_t flags)
events = epoll_wait(ep, event_list, (int) nevents, timer);
err = (events == -1) ? ngx_errno : 0;
if (flags & NGX_UPDATE_TIME || ngx_event_timer_alarm) {
ngx_time_update();
}
epoll_wait()阻塞時可以被三種事件喚醒：讀寫事件發生、等待時間超時和事件訊號中斷。
當epoll_wait()返回時，會更新一次時間快取，然後呼叫處理函式；事件處理函式是non-block的，本身執行時間極短(毫秒級)，故即便當前時間是快取的，誤差很小可以接受。

如何控制時間更新頻率
nginx提供引數timer_resolution，設定快取時間更新的間隔；
配置該項後，nginx將使用中斷機制，而非使用定時器紅黑樹中的最小時間為epoll_wait的超時時間，即此時定時器將定期被中斷。
timer_resolution指令的使用將會設定epoll_wait超時時間為-1，這表示epoll_wait將永遠阻塞直至讀寫事件發生或訊號中斷。

ngx_process_events_and_timers(ngx_cycle_t *cycle)
if (ngx_timer_resolution) {
timer = NGX_TIMER_INFINITE;
flags = 0;
} else {
timer = ngx_event_find_timer();
flags = NGX_UPDATE_TIME;
}
1.設定timer_resolution時，flags=0，只有當ngx_event_timer_alarm=1時epoll_wait()返回時才執行ngx_time_update（更新後會把ngx_event_timer_alarm置零）
2.沒有設定timer_resolution，flags = NGX_UPDATE_TIME，timer為定時器紅黑樹中最小定時時間，將作為epoll_wait的超時時間(timeout)

ngx_event_process_init(ngx_cycle_t *cycle)
if (ngx_timer_resolution && !(ngx_event_flags & NGX_USE_TIMER_EVENT)) {
ngx_memzero(&sa, sizeof(struct sigaction));
sa.sa_handler = ngx_timer_signal_handler;
sigemptyset(&sa.sa_mask);

if (sigaction(SIGALRM, &sa, NULL) == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
"sigaction(SIGALRM) failed");
return NGX_ERROR;
}

itv.it_interval.tv_sec = ngx_timer_resolution / 1000;
itv.it_interval.tv_usec = (ngx_timer_resolution % 1000) * 1000;
itv.it_value.tv_sec = ngx_timer_resolution / 1000;
itv.it_value.tv_usec = (ngx_timer_resolution % 1000 ) * 1000;

if (setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL) == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, cycle->log, ngx_errno,
"setitimer() failed");
}
}
每隔ngx_timer_resolution時間發出訊號SIGALRM，執行ngx_timer_signal_handler，後者僅僅將ngx_event_timer_alarm = 1，用於epoll_wait()返回後的ngx_time_update()呼叫

參考資料

http://blog.csdn.net/russell_tao/article/details/7185588

http://blog.csdn.net/marcky/article/details/7623335

nginx的時間管理

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