linux下的timerfd机制
timerfd是Linux为用户程序提供的一个定时器接口。这个接口基于文件描述符，通过文件描述符的可读事件进行超时通知，所以能够被用于select/poll的应用场景。timerfd是linux内核2.6.25版本中加入的借口。
timerfd、eventfd、signalfd配合epoll使用，可以构造出一个零轮询的程序，但程序没有处理的事件时，程序是被阻塞的。这样的话在某些移动设备上程序更省电。
clock_gettime函数可以获取系统时钟，精确到纳秒。需要在编译时指定库：-lrt。可以获取两种类型事件：
CLOCK_REALTIME：相对时间，从1970.1.1到目前的时间。更改系统时间会更改获取的值。也就是，它以系统时间为坐标。
CLOCK_MONOTONIC：与CLOCK_REALTIME相反，它是以绝对时间为准，获取的时间为系统重启到现在的时间，更改系统时间对齐没有影响。
timerfd_create：
生成一个定时器对象，返回与之关联的文件描述符。接收两个入参，一个是clockid，填写CLOCK_REALTIME或者CLOCK_MONOTONIC，参数意义同上。第二个可以传递控制标志：TFD_NONBLOCK（非阻塞），TFD_CLOEXEC（同O_CLOEXEC）
注：timerfd的进度要比usleep要高。
timerfd_settime：能够启动和停止定时器；可以设置第二个参数：flags，0表示是相对定时器，TFD_TIMER_ABSTIME表示是绝对定时器。
第三个参数设置超时时间，如果为0则表示停止定时器。定时器设置超时方法：
1、设置超时时间是需要调用clock_gettime获取当前时间，如果是绝对定时器，那么需要获取CLOCK_REALTIME，在加上要超时的时间。如果是相对定时器，要获取CLOCK_MONOTONIC时间。
2、数据结构：
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 */
};
it_value是首次超时时间，需要填写从clock_gettime获取的时间，并加上要超时的时间。 it_interval是后续周期性超时时间，是多少时间就填写多少。
注意一个容易犯错的地方：tv_nsec加上去后一定要判断是否超出1000000000（如果超过要秒加一），否则会设置失败。
it_interval不为0则表示是周期性定时器。
it_value和it_interval都为0表示停止定时器。
注：timerfd_create第一个参数和clock_gettime的第一个参数都是CLOCK_REALTIME或者CLOCK_MONOTONIC，timerfd_settime的第二个参数为0（相对定时器）或者TFD_TIMER_ABSTIME，三者的关系：
1、如果timerfd_settime设置为TFD_TIMER_ABSTIME（决定时间），则后面的时间必须用clock_gettime来获取，获取时设置CLOCK_REALTIME还是CLOCK_MONOTONIC取决于timerfd_create设置的值。
2、如果timerfd_settime设置为0（相对定时器），则后面的时间必须用相对时间，就是：
new_value.it_value.tv_nsec = 500000000;
new_value.it_value.tv_sec = 3;
new_value.it_interval.tv_sec = 0;
new_value.it_interval.tv_nsec = 10000000;
read函数可以读timerfd，读的内容为uint_64，表示超时次数。
timerfd简单的性能测试：
申请1000个定时器，超时间定位1s，每秒超时一次，发现cpu占用率在3.0G的cpu上大概为1%，10000个定时器的话再7%左右，而且不会出现同时超时两个的情况，如果有printf到前台，则一般会出现定时器超时多次（3-5）才回调。
关于timerfd的一个简单测试程序：
（1）timerfd_create()函数
#include <sys/timerfd.h>int timerfd_create(int clockid, int flags); /* timerfd_create（）函数创建一个定时器对象，同时返回一个与之关联的文件描述符。 clockid：clockid标识指定的时钟计数器，可选值（CLOCK_REALTIME、CLOCK_MONOTONIC。。。） CLOCK_REALTIME:系统实时时间,随系统实时时间改变而改变,即从UTC1970-1-1 0:0:0开始计时,中间时刻如果系统时间被用户改成其他,则对应的时间相应改变 CLOCK_MONOTONIC:从系统启动这一刻起开始计时,不受系统时间被用户改变的影响 flags：参数flags（TFD_NONBLOCK(非阻塞模式)/TFD_CLOEXEC（表示当程序执行exec函数时本fd将被系统自动关闭,表示不传递） */
（2）timerfd_settime()函数
1 #include <sys/timerfd.h>2 3 struct timespec {4 time_t tv_sec; /* Seconds */5 long tv_nsec; /* Nanoseconds */6 };7 8 struct itimerspec {9 struct timespec it_interval; /* Interval for periodic timer （定时间隔周期）*/
10 struct timespec it_value; /* Initial expiration (第一次超时时间)*/
11 };
12 int timerfd_settime(int fd, int flags, const struct itimerspec *new_value, struct itimerspec *old_value);
13 /*
14 timerfd_settime()此函数用于设置新的超时时间，并开始计时,能够启动和停止定时器;
15 fd: 参数fd是timerfd_create函数返回的文件句柄
16 flags：参数flags为1代表设置的是绝对时间（TFD_TIMER_ABSTIME 表示绝对定时器）；为0代表相对时间。
17 new_value: 参数new_value指定定时器的超时时间以及超时间隔时间
18 old_value: 如果old_value不为NULL, old_vlaue返回之前定时器设置的超时时间，具体参考timerfd_gettime()函数
19
20 ** it_interval不为0则表示是周期性定时器。
21 it_value和it_interval都为0表示停止定时器
22 */
（3）timerfd_gettime()函数
1 int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curr_value); 2 /* 3 timerfd_gettime()函数获取距离下次超时剩余的时间 4 curr_value.it_value 字段表示距离下次超时的时间，如果改值为0，表示计时器已经解除 5 改字段表示的值永远是一个相对值，无论TFD_TIMER_ABSTIME是否被设置 6 curr_value.it_interval 定时器间隔时间 7 */
1 uint64_t exp = 0; 2 read(fd, &exp, sizeof(uint64_t)); 3 //可以用read函数读取计时器的超时次数，改值是一个8字节无符号的长整型
（4）下面贴出一个timerfd配合epoll函数的简单例子
1 /********************************************************2 * Filename: timerfd.c3 * Author: zhangwj4 * Desprition: a sample program of timerfd5 * Date: 2017-04-176 * Warnning:7 ********************************************************/8 #include <stdio.h>9 #include <stdint.h>10 #include <string.h>11 #include <stdlib.h>12 #include <pthread.h>13 #include <errno.h>14 #include <sys/epoll.h>15 #include <sys/timerfd.h>16 17 #if 018 struct timespec {19 time_t tv_sec; /* Seconds */20 long tv_nsec; /* Nanoseconds */21 };22 23 struct itimerspec {24 struct timespec it_interval; /* Interval for periodic timer */25 struct timespec it_value; /* Initial expiration */26 };27 #endif28 29 #define EPOLL_LISTEN_CNT 25630 #define EPOLL_LISTEN_TIMEOUT 50031 32 #define LOG_DEBUG_ON 133 34 #ifdef LOG_DEBUG_ON 35 #define LOG_DEBUG(fmt, args...) \36 do { \37 printf("[DEBUG]:");\38 printf(fmt "\n", ##args); \39 } while(0);40 #define LOG_INFO(fmt, args...) \41 do { \42 printf("[INFO]:");\43 printf(fmt "\n", ##args); \44 } while(0);45 #define LOG_WARNING(fmt, args...) \46 do { \47 printf("[WARNING]:");\48 printf(fmt "\n", ##args); \49 } while(0);50 #else51 #define LOG_DEBUG(fmt, args...) 52 #define LOG_INFO(fmt, args...) 53 #define LOG_WARNING(fmt, args...) 54 #endif55 #define LOG_ERROR(fmt, args...) \56 do{ \57 printf("[ERROR]:");\58 printf(fmt "\n", ##args);\59 }while(0);60 61 #define handle_error(msg) \62 do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)63 64 static int g_epollfd = -1;65 static int g_timerfd = -1;66 uint64_t tot_exp = 0;67 68 static void help(void)69 {70 exit(0);71 }72 73 static void print_elapsed_time(void)74 {75 static struct timespec start;76 struct timespec curr;77 static int first_call = 1;78 int secs, nsecs;79 80 if (first_call) {81 first_call = 0;82 if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start) == -1) 83 handle_error("clock_gettime");84 } 85 86 if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &curr) == -1) 87 handle_error("clock_gettime");88 89 secs = curr.tv_sec - start.tv_sec;90 nsecs = curr.tv_nsec - start.tv_nsec;91 if (nsecs < 0) {92 secs--;93 nsecs += 1000000000;94 } 95 printf("%d.%03d: ", secs, (nsecs + 500000) / 1000000);96 }97 98 void timerfd_handler(int fd)99 {
100 uint64_t exp = 0;
101
102 read(fd, &exp, sizeof(uint64_t));
103 tot_exp += exp;
104 print_elapsed_time();
105 printf("read: %llu, total: %llu\n", (unsigned long long)exp, (unsigned long long)tot_exp);
106
107 return;
108 }
109
110 void epoll_event_handle(void)
111 {
112 int i = 0;
113 int fd_cnt = 0;
114 int sfd;
115 struct epoll_event events[EPOLL_LISTEN_CNT];
116
117 memset(events, 0, sizeof(events));
118 while(1)
119 {
120 /* wait epoll event */
121 fd_cnt = epoll_wait(g_epollfd, events, EPOLL_LISTEN_CNT, EPOLL_LISTEN_TIMEOUT);
122 for(i = 0; i < fd_cnt; i++)
123 {
124 sfd = events[i].data.fd;
125 if(events[i].events & EPOLLIN)
126 {
127 if (sfd == g_timerfd)
128 {
129 timerfd_handler(sfd);
130 }
131 }
132 }
133 }
134 }
135
136 int epoll_add_fd(int fd)
137 {
138 int ret;
139 struct epoll_event event;
140
141 memset(&event, 0, sizeof(event));
142 event.data.fd = fd;
143 event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
144
145 ret = epoll_ctl(g_epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);
146 if(ret < 0) {
147 LOG_ERROR("epoll_ctl Add fd:%d error, Error:[%d:%s]", fd, errno, strerror(errno));
148 return -1;
149 }
150
151 LOG_DEBUG("epoll add fd:%d--->%d success", fd, g_epollfd);
152 return 0;
153 }
154
155 int epollfd_init()
156 {
157 int epfd;
158
159 /* create epoll fd */
160 epfd = epoll_create(EPOLL_LISTEN_CNT);
161 if (epfd < 0) {
162 LOG_ERROR("epoll_create error, Error:[%d:%s]", errno, strerror(errno));
163 return -1;
164 }
165 g_epollfd = epfd;
166 LOG_DEBUG("epoll fd:%d create success", epfd);
167
168 return epfd;
169 }
170
171 int timerfd_init()
172 {
173 int tmfd;
174 int ret;
175 struct itimerspec new_value;
176
177 new_value.it_value.tv_sec = 2;
178 new_value.it_value.tv_nsec = 0;
179 new_value.it_interval.tv_sec = 1;
180 new_value.it_interval.tv_nsec = 0;
181
182 tmfd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0);
183 if (tmfd < 0) {
184 LOG_ERROR("timerfd_create error, Error:[%d:%s]", errno, strerror(errno));
185 return -1;
186 }
187
188 ret = timerfd_settime(tmfd, 0, &new_value, NULL);
189 if (ret < 0) {
190 LOG_ERROR("timerfd_settime error, Error:[%d:%s]", errno, strerror(errno));
191 close(tmfd);
192 return -1;
193 }
194
195 if (epoll_add_fd(tmfd)) {
196 close(tmfd);
197 return -1;
198 }
199 g_timerfd = tmfd;
200
201 return 0;
202 }
203
204 int main(int argc, char **argv)
205 {
206 if (epollfd_init() < 0) {
207 return -1;
208 }
209
210 if (timerfd_init()) {
211 return -1;
212 }
213
214 /* event handle */
215 epoll_event_handle();
216
217 return 0;
218 }
原文链接：https://blog.csdn.net/chgaowei/article/details/21295811
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