定时器timerfd发布时间：2022/5/31 13:13:23
1.为什么要加入此定时器接口
linux2.6.25版本新增了timerfd这个供用户程序使用的定时接口，这个接口基于文件描述符，当超时事件发生时，该文件描述符就变为可读。我首次接触这个新特性是在muduo网络库的定时器里看到的，那么新增一个这样的定时器接口有什么意义呢？
要说明这个问题我得先给大家列举一下Linux下能实现定时功能的各个接口，然后通过逐一比较来说明原因
linux下的定时接口主要有如下几种
[ol] .sleep()
.alarm()
.usleep()
.nanosleep()
.clock_nanosleep()
.getitimer()/setitimer()
.timer_create()/timer_settime/timer_gettime()/timer_delete()
.timerfd_create()/timerfd_gettime()/timer_settime()
[/ol]
以上便是Linux下常用的一些定时接口
1.前三种sleep()/alarm()/usleep()在实现时可能用了SIGALRM信号，在多线程中使用信号是相当麻烦的
2.nanosleep()/clock_nanosleep()会让线程挂起，这样会使程序失去响应，多线程网络编程中我们应该避免这样做
3.getitimer()/timer_cteate()也是用信号来deliver超时
而我们的timerfd_create()把时间变成了一个文件描述符，该文件描述符会在超时时变得可读，这种特性可以使我们在写服务器程序时，很方便的便把定时事件变成和其他I/O事件一样的处理方式，并且此定时接口的精度也足够的高，所以我们只要以后在写I/O框架时用到了定时器就该首选timerfd_create()
2.timerfd的接口介绍
(1)timerfd的创建
[ol] int timer_create(int clockid,int flags);
//成功返回0
[/ol]
第一个参数一般为CLOCK_REALTIME或者CLOCK_MONOTONIC,其参数意义为参数意义
CLOCK_REALTIME:相对时间，从1970.1.1到目前时间，之所以说其为相对时间，是因为我们只要改变当前系统的时间，从1970.1.1到当前时间就会发生变化，所以说其为相对时间
CLOCK_MONOTONIC：与CLOCK_REALTIME相反，它是以绝对时间为准，获取的时间为系统最近一次重启到现在的时间，更该系统时间对其没影响
第二个参数为控制标志：TFD_NONBLOCK(非阻塞),TFD_CLOEXEC（同O_CLOEXEC）
(2)定时器的设置
[ol] int timerfd_settime(int fd,int flags
const struct itimerspec *new_value
struct itimerspec *old_value);
//成功返回0
[/ol]
该函数的功能为启动和停止定时器，第一个参数fd为上面的timerfd_create()函数返回的定时器文件描述符，第二个参数flags为0表示相对定时器，为TFD_TIMER_ABSTIME表示绝对定时器，第三个参数new_value用来设置超时时间，为0表示停止定时器，第四个参数为原来的超时时间，一般设为NULL
需要注意的是我们可以通过clock_gettime获取当前时间，如果是绝对定时器，那么我们得获取1970.1.1到当前时间(CLOCK_REALTIME),在加上我们自己定的定时时间。若是相对定时，则要获取我们系统本次开机到目前的时间加我们要定的时常(即获取CLOCK_MONOTONIC时间)
上述参数中itimerspec的结构定义如下
[ol] struct itimerspec {
struct timespec it_interval; /* Interval for periodic timer */
struct timespec it_value; /* Initial expiration */
};
[/ol]
其中it_value保存首次超时时间值，即在哪个时间点超时的那个时间的值，it_interval为后续周期性超时的时间间隔，注意是时间间隔不是时间值啦
timespec的结构定义如下
[ol] struct timespec {
time_t tv_sec; /* Seconds */
long tv_nsec; /* Nanoseconds */
};
[/ol]
需要注意的是当设置定时器后，我们就可以用read读取定时器的文件描述符了，当其可读时，就是超时发生的时间，下面的实例中给出用法，请读者仔细体会
3.具体实例
以绝对超时为例
[ol] #include
#include
#include
#include
#include
#include /* Definition of uint64_t */
#define handle_error(msg) \
do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)
//打印当前定时距首次开始计时的时间
static void print_elapsed_time(void)
{
static struct timespec start;
struct timespec curr;
static int first_call = 1;
int secs, nsecs;
if (first_call) { //获取开始时间
first_call = 0;
if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start) == -1)
handle_error("clock_gettime");
}
if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &curr) == -1)
handle_error("clock_gettime");
//时间差等于每次的当前时间减去start的开始时间
secs = curr.tv_sec - start.tv_sec;
nsecs = curr.tv_nsec - start.tv_nsec;
if (nsecs
secs--;
nsecs += 1000000000; //相差的纳秒数
}
printf("%d.%03d: ", secs, (nsecs + 500000) / 1000000);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
struct itimerspec new_value;
int max_exp, fd;
struct timespec now;
uint64_t exp, tot_exp;
ssize_t s;
if ((argc != 2) && (argc != 4)) {
fprintf(stderr, "%s init-secs [interval-secs max-exp]\n",
argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now) == -1)
handle_error("clock_gettime");
/* Create a CLOCK_REALTIME absolute timer with initial
expiration and interval as specified in command line */
new_value.it_value.tv_sec = now.tv_sec + atoi(argv[1]);
new_value.it_value.tv_nsec = now.tv_nsec;
if (argc == 2) {
new_value.it_interval.tv_sec = 0;
max_exp = 1;
} else {
new_value.it_interval.tv_sec = atoi(argv[2]); //之后的定时间隔
max_exp = atoi(argv[3]); //定时总次数
}
new_value.it_interval.tv_nsec = 0;
//生成与定时器关联的文件描述符
fd = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, 0);
if (fd == -1)
handle_error("timerfd_create");
if (timerfd_settime(fd, TFD_TIMER_ABSTIME, &new_value, NULL) == -1)
handle_error("timerfd_settime");
//获取并打印首次首次定时开始的时间
print_elapsed_time();
printf("timer started\n");
for (tot_exp = 0; tot_exp
s = read(fd, &exp, sizeof(uint64_t)); //read阻塞等待知道超时发生
if (s != sizeof(uint64_t))
handle_error("read");
tot_exp += exp;
print_elapsed_time();
printf("read: %llu; total=%llu\n",
(unsigned long long) exp,
(unsigned long long) tot_exp);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
[/ol]
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