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timerfd

發(fā)布時(shí)間：2025/3/15 编程问答 27 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 timerfd 小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

1.為什么要加入此定時(shí)器接口

linux2.6.25版本新增了timerfd這個(gè)供用戶程序使用的定時(shí)接口，這個(gè)接口基于文件描述符，當(dāng)超時(shí)事件發(fā)生時(shí)，該文件描述符就變?yōu)榭勺x。我首次接觸這個(gè)新特性是在muduo網(wǎng)絡(luò)庫的定時(shí)器里看到的，那么新增一個(gè)這樣的定時(shí)器接口有什么意義呢？

要說明這個(gè)問題我得先給大家列舉一下Linux下能實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能的各個(gè)接口，然后通過逐一比較來說明原因

linux下的定時(shí)接口主要有如下幾種

.sleep() .alarm() .usleep() .nanosleep() .clock_nanosleep() .getitimer()/setitimer() .timer_create()/timer_settime/timer_gettime()/timer_delete() .timerfd_create()/timerfd_gettime()/timer_settime()

以上便是Linux下常用的一些定時(shí)接口?
1.前三種sleep()/alarm()/usleep()在實(shí)現(xiàn)時(shí)可能用了SIGALRM信號(hào)，在多線程中使用信號(hào)是相當(dāng)麻煩的?
2.nanosleep()/clock_nanosleep()會(huì)讓線程掛起，這樣會(huì)使程序失去響應(yīng)，多線程網(wǎng)絡(luò)編程中我們應(yīng)該避免這樣做?
3.getitimer()/timer_cteate()也是用信號(hào)來deliver超時(shí)

而我們的timerfd_create()把時(shí)間變成了一個(gè)文件描述符，該文件描述符會(huì)在超時(shí)時(shí)變得可讀，這種特性可以使我們?cè)趯懛?wù)器程序時(shí)，很方便的便把定時(shí)事件變成和其他I/O事件一樣的處理方式，并且此定時(shí)接口的精度也足夠的高，所以我們只要以后在寫I/O框架時(shí)用到了定時(shí)器就該首選timerfd_create()

2.timerfd的接口介紹

(1)timerfd的創(chuàng)建

int timer_create(int clockid,int flags);//成功返回0

第一個(gè)參數(shù)一般為CLOCK_REALTIME或者CLOCK_MONOTONIC,其參數(shù)意義為參數(shù)意義

CLOCK_REALTIME:相對(duì)時(shí)間，從1970.1.1到目前時(shí)間，之所以說其為相對(duì)時(shí)間，是因?yàn)槲覀冎灰淖儺?dāng)前系統(tǒng)的時(shí)間，從1970.1.1到當(dāng)前時(shí)間就會(huì)發(fā)生變化，所以說其為相對(duì)時(shí)間

CLOCK_MONOTONIC：與CLOCK_REALTIME相反，它是以絕對(duì)時(shí)間為準(zhǔn)，獲取的時(shí)間為系統(tǒng)最近一次重啟到現(xiàn)在的時(shí)間，更該系統(tǒng)時(shí)間對(duì)其沒影響

第二個(gè)參數(shù)為控制標(biāo)志：TFD_NONBLOCK(非阻塞),TFD_CLOEXEC（同O_CLOEXEC）

(2)定時(shí)器的設(shè)置

int timerfd_settime(int fd,int flagsconst struct itimerspec *new_valuestruct itimerspec *old_value);//成功返回0

該函數(shù)的功能為啟動(dòng)和停止定時(shí)器，第一個(gè)參數(shù)fd為上面的timerfd_create()函數(shù)返回的定時(shí)器文件描述符，第二個(gè)參數(shù)flags為0表示相對(duì)定時(shí)器，為TFD_TIMER_ABSTIME表示絕對(duì)定時(shí)器，第三個(gè)參數(shù)new_value用來設(shè)置超時(shí)時(shí)間，為0表示停止定時(shí)器，第四個(gè)參數(shù)為原來的超時(shí)時(shí)間，一般設(shè)為NULL

需要注意的是我們可以通過clock_gettime獲取當(dāng)前時(shí)間，如果是絕對(duì)定時(shí)器，那么我們得獲取1970.1.1到當(dāng)前時(shí)間(CLOCK_REALTIME),在加上我們自己定的定時(shí)時(shí)間。若是相對(duì)定時(shí)，則要獲取我們系統(tǒng)本次開機(jī)到目前的時(shí)間加我們要定的時(shí)常(即獲取CLOCK_MONOTONIC時(shí)間)

上述參數(shù)中itimerspec的結(jié)構(gòu)定義如下

struct itimerspec {struct timespec it_interval; /* Interval for periodic timer */struct timespec it_value; /* Initial expiration */};

其中it_value保存首次超時(shí)時(shí)間值，即在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)超時(shí)的那個(gè)時(shí)間的值，it_interval為后續(xù)周期性超時(shí)的時(shí)間間隔，注意是時(shí)間間隔不是時(shí)間值啦?
timespec的結(jié)構(gòu)定義如下

struct timespec {time_t tv_sec; /* Seconds */long tv_nsec; /* Nanoseconds */};

需要注意的是當(dāng)設(shè)置定時(shí)器后，我們就可以用read讀取定時(shí)器的文件描述符了，當(dāng)其可讀時(shí)，就是超時(shí)發(fā)生的時(shí)間，下面的實(shí)例中給出用法，請(qǐng)讀者仔細(xì)體會(huì)

3.具體實(shí)例

以絕對(duì)超時(shí)為例

#include <sys/timerfd.h>#include <time.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <stdint.h> /* Definition of uint64_t */#define handle_error(msg) \do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)//打印當(dāng)前定時(shí)距首次開始計(jì)時(shí)的時(shí)間 static void print_elapsed_time(void){static struct timespec start;struct timespec curr;static int first_call = 1;int secs, nsecs;if (first_call) { //獲取開始時(shí)間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");//時(shí)間差等于每次的當(dāng)前時(shí)間減去start的開始時(shí)間secs = curr.tv_sec - start.tv_sec;nsecs = curr.tv_nsec - start.tv_nsec;if (nsecs < 0) {secs--;nsecs += 1000000000; //相差的納秒數(shù)}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 initialexpiration 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]); //之后的定時(shí)間隔max_exp = atoi(argv[3]); //定時(shí)總次數(shù)}new_value.it_interval.tv_nsec = 0;//生成與定時(shí)器關(guān)聯(lián)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");//獲取并打印首次首次定時(shí)開始的時(shí)間print_elapsed_time();printf("timer started\n");for (tot_exp = 0; tot_exp < max_exp;) {s = read(fd, &exp, sizeof(uint64_t)); //read阻塞等待知道超時(shí)發(fā)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);}

編譯并運(yùn)行上述程序，結(jié)果如下?
當(dāng)定一次值，設(shè)為3秒后超時(shí)?

當(dāng)定5次時(shí)，初次為3s后之后每1秒超時(shí)一次,運(yùn)行結(jié)果如下?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的timerfd的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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