Linux环境编程 用户层定时器使用一 timerfd的使用

timerfd是linux提供的定时器机制，基于文件描述符，定时器精度最高可达纳秒级别，接口包括定时器创建、启动定时器、关闭定时器和删除定时器。下面介绍一下timerfd  API接口和一个结合epoll使用的定时器demo。

1. 创建定时器 

#include 
/*
 * 功能 ： 创建定时器
 * 返回值：成功返回定时器文件描述符，失败返回-1
 * 参数：  clockid可以是CLOCK_REALTIME（实时时钟）或者CLOCK_MONOTONIC（递增时钟），实时时钟可以被系统时间改变，后者不会。
 * 				 如果这里使用实时时钟，当手动更改系统时间定时器也会受影响，而递增时钟则只受设置的时间值影响。
 * flags : 可选项包括TFD_NONBLOCK（非阻塞）和TFD_CLOEXEC，阻塞指的是当定时器未超时的时候，如果调用read(timerfd)会阻塞直
 *  				到定时器超时，如果设置TFD_NONLOCK，则会直接返回并返回-1. 这与套接字描述符类似。
 */
int timerfd_create(int clockid, int flags);             				 如果这里使用实时时钟，当手动更改系统时间定时器也会受影响，而递增时钟则只受设置的时间值影响。
 * flags : 可选项包括TFD_NONBLOCK（非阻塞）和TFD_CLOEXEC，阻塞指的是当定时器未超时的时候，如果调用read(timerfd)会阻塞直
 *  				到定时器超时，如果设置TFD_NONLOCK，则会直接返回并返回-1. 这与套接字描述符类似。
 */
int timerfd_create(int clockid, int flags);             

2. 启动和停止定时器

/*
 * 功能 定时器启动和关闭
 * 返回值 ： 成功返回0，失败返回-1，并存储错误码到errno
 * 参数： fd: 定时器描述符
 *	 flags: 0 或者TFD_TIMER_ABSTIME，0代表相对时间，即相对于当前时间多少，后者是绝对时间。
 * 	 new_value: 当new_value.it_value非0时，用于设置定时器第一次超时时间,为0代表停止定时器
		    new_value.it_interval:表示第一次超时后下一次超时的时间，为0代表定时器只超时一次
 *	 old_value: 如果不为NULL，则用来存储当前时间。

int timerfd_settime(int fd, int flags, const struct itimerspec *new_value, struct itimerspec *old_value);  

3. 关闭定时器

/*
 * 功能: 和普通描述符一样，用完后使用close释放
 * 参数：timerfd为timerfd_create()创建的定时器描述符
 */
close(timerfd);

4. 时间结构体

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

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

下面是一个结合epoll使用的定时器demo，创建一个每隔2s超时的定时器并加入到epoll监听队列中，每当定时器到期超时时产生一个读事件，之后可以去执行相应的定时器回调函数。

/*
 *  Description : linux 应用层编程之定时器timerfd的使用
 *  Date        ：20180611
 *  Author      ：mason
 *  Mail        : [email protected]
 *
 */

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include
#include 

#define TIME_MAX 2 
#define log(fmt, arg...) printf(""fmt, ##arg)

void main() {
    int tfd;    //定时器描述符
    int efd;    //epoll描述符
    int fds, ret;
    uint64_t value;
    struct epoll_event ev, *evptr;
    struct itimerspec time_intv; //用来存储时间

    tfd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0);   //创建定时器
    if(tfd == -1) {
        log("create timer fd fail \r\n");
        return ;
    }

    time_intv.it_value.tv_sec = TIME_MAX; //设定2s超时
    time_intv.it_value.tv_nsec = 0;
    time_intv.it_interval.tv_sec = time_intv.it_value.tv_sec;   //每隔2s超时
    time_intv.it_interval.tv_nsec = time_intv.it_value.tv_nsec;

    log("timer start ...\n");
    timerfd_settime(tfd, 0, &time_intv, NULL);  //启动定时器
    
    efd = epoll_create1(0); //创建epoll实例
    if (efd == -1) {
        log("create epoll fail \r\n");
        close(tfd);
        return ;
    }
    
    evptr = (struct epoll_event *)calloc(1, sizeof(struct epoll_event));
    if (evptr == NULL) {
        log("epoll event calloc fail \r\n");
        close(tfd);
        close(efd);
        return ;
    }

    ev.data.fd = tfd; 
    ev.events = EPOLLIN;    //监听定时器读事件，当定时器超时时，定时器描述符可读。
    epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, tfd, &ev); //添加到epoll监听队列中

    while(1) {
        fds = epoll_wait(efd, evptr, 1, -1);    //阻塞监听，直到有事件发生
        if(evptr[0].events & EPOLLIN){   
                ret = read(evptr->data.fd, &value, sizeof(uint64_t));
                if (ret == -1) 
                    log("read return -1, errno :%d \r\n", errno);
                else
                    log("*** timer up  *** \n");               
       }            
    }

    return ;
}

实验截图：

代码路径：

[email protected]:FuYuanDe/timerfd.git

参考资料：

https://linux.die.net/man/2/timerfd_create