1.為什么要加入此定時器接口

linux2.6.25版本新增了timerfd這個供用戶程序使用的定時接口，這個接口基于文件描述符，當超時事件發生時，該文件描述符就變為可讀。我首次接觸這個新特性是在muduo網絡庫的定時器里看到的，那么新增一個這樣的定時器接口有什么意義呢？

要說明這個問題我得先給大家列舉一下Linux下能實現定時功能的各個接口，然后通過逐一比較來說明原因

linux下的定時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下常用的一些定時接口?
1.前三種sleep()/alarm()/usleep()在實現時可能用了SIGALRM信號，在多線程中使用信號是相當麻煩的?
2.nanosleep()/clock_nanosleep()會讓線程掛起，這樣會使程序失去響應，多線程網絡編程中我們應該避免這樣做?
3.getitimer()/timer_cteate()也是用信號來deliver超時

而我們的timerfd_create()把時間變成了一個文件描述符，該文件描述符會在超時時變得可讀，這種特性可以使我們在寫服務器程序時，很方便的便把定時事件變成和其他I/O事件一樣的處理方式，并且此定時接口的精度也足夠的高，所以我們只要以后在寫I/O框架時用到了定時器就該首選timerfd_create()

2.timerfd的接口介紹

(1)timerfd的創建

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

• 1
• 2
• 3

• 1
• 2
• 3

第一個參數一般為CLOCK_REALTIME或者CLOCK_MONOTONIC,其參數意義為參數意義

CLOCK_REALTIME:相對時間，從1970.1.1到目前時間，之所以說其為相對時間，是因為我們只要改變當前系統的時間，從1970.1.1到當前時間就會發生變化，所以說其為相對時間

CLOCK_MONOTONIC：與CLOCK_REALTIME相反，它是以絕對時間為準，獲取的時間為系統最近一次重啟到現在的時間，更該系統時間對其沒影響

第二個參數為控制標志：TFD_NONBLOCK(非阻塞),TFD_CLOEXEC（同O_CLOEXEC）

(2)定時器的設置

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

• 1
• 2
• 3
• 4

• 1
• 2
• 3
• 4

該函數的功能為啟動和停止定時器，第一個參數fd為上面的timerfd_create()函數返回的定時器文件描述符，第二個參數flags為0表示相對定時器，為TFD_TIMER_ABSTIME表示絕對定時器，第三個參數new_value用來設置超時時間，為0表示停止定時器，第四個參數為原來的超時時間，一般設為NULL

需要注意的是我們可以通過clock_gettime獲取當前時間，如果是絕對定時器，那么我們得獲取1970.1.1到當前時間(CLOCK_REALTIME),在加上我們自己定的定時時間。若是相對定時，則要獲取我們系統本次開機到目前的時間加我們要定的時常(即獲取CLOCK_MONOTONIC時間)

上述參數中itimerspec的結構定義如下

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

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

其中it_value保存首次超時時間值，即在哪個時間點超時的那個時間的值，it_interval為后續周期性超時的時間間隔，注意是時間間隔不是時間值啦?
timespec的結構定義如下

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

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

需要注意的是當設置定時器后，我們就可以用read讀取定時器的文件描述符了，當其可讀時，就是超時發生的時間，下面的實例中給出用法，請讀者仔細體會

3.具體實例

以絕對超時為例

#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)//打印當前定時距首次開始計時的時間 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");//時間差等于每次的當前時間減去start的開始時間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}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]); //之后的定時間隔max_exp = atoi(argv[3]); //定時總次數}new_value.it_interval.tv_nsec = 0;//生成與定時器關聯的文件描述符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開始的時間print_elapsed_time();printf("timer started\n");for (tot_exp = 0; tot_exp < max_exp;) {s = read(fd, &exp, sizeof(uint64_t)); //read阻塞等待知道超時發生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);}

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• 24
• 25
• 26
• 27
• 28
• 29
• 30
• 31
• 32
• 33
• 34
• 35
• 36
• 37
• 38
• 39
• 40
• 41
• 42
• 43
• 44
• 45
• 46
• 47
• 48
• 49
• 50
• 51
• 52
• 53
• 54
• 55
• 56
• 57
• 58
• 59
• 60
• 61
• 62
• 63
• 64
• 65
• 66
• 67
• 68
• 69
• 70
• 71
• 72
• 73
• 74
• 75
• 76
• 77
• 78
• 79
• 80
• 81
• 82
• 83
• 84
• 85
• 86
• 87
• 88
• 89
• 90
• 91
• 92
• 93
• 94
• 95
• 96

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• 24
• 25
• 26
• 27
• 28
• 29
• 30
• 31
• 32
• 33
• 34
• 35
• 36
• 37
• 38
• 39
• 40
• 41
• 42
• 43
• 44
• 45
• 46
• 47
• 48
• 49
• 50
• 51
• 52
• 53
• 54
• 55
• 56
• 57
• 58
• 59
• 60
• 61
• 62
• 63
• 64
• 65
• 66
• 67
• 68
• 69
• 70
• 71
• 72
• 73
• 74
• 75
• 76
• 77
• 78
• 79
• 80
• 81
• 82
• 83
• 84
• 85
• 86
• 87
• 88
• 89
• 90
• 91
• 92
• 93
• 94
• 95
• 96

編譯并運行上述程序，結果如下?
當定一次值，設為3秒后超時?

當定5次時，初次為3s后之后每1秒超時一次,運行結果如下?

總結

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

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。