Linux环境SOCKET编程5：定时器接口timerfd

1、概述

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。

2、函数接口

(1) 第一个系统调用, 该系统调用创建一个新的定时器对象 :

#include <sys/timerfd.h>
int timerfd_create(int clockid, int flags);
//成功返回一个指代该对象的文件描述符, 失败返回-1及errno

参数 clockid 可以设置为 CLOCK_REALTIME 和 CLOCK_MONOTONIC

CLOCK_REALTIME:可设定的系统级实时时钟,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。也就是说，它以系统时间为坐标。

CLOCK_MONOTONIC:不可设定的恒定态时钟,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。

参数flags，支持 TFD_CLOEXEC 和 TFD_NONBLOCK 和 0

TFD_CLOEXEC 为新的文件描述符设置运行时关闭标志（FD_CLOEXEC)
TFD_NONBLOCK 为底层的打开文件描述符设置 O_NONBLOCK 标志，随后的读操作将是非阻塞的，这与调用 fcntl 效果相同

(2) 第二个系统调用，可以启动或停止由文件描述符 fd 所指代的定时器

int timerfd_settime(int fd, int flags, const struct itimerspec* new_value, struct itimerspec* old_value);
//成功返回0, 失败返回-1和 errno

参数flags 的值可以是 0 (相对时间), 可以是 TFD_TIMER_ABSTIME (绝对时间)
参数new_value、old_value都是struct itimerspec* 类型

struct itimerspec
{struct timespec it_interval;   //间隔时间struct timespec it_value;      //设置启动时间
};struct timespec
{time_t tv_sec;    //秒long tv_nsec;    //纳秒
};

(3) 第三个系统调用, 返回文件描述符 fd 所标识定时器的间隔及剩余时间

int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curr_value);
//成功返回0, 失败返回-1和errno

(4)获取时钟的值

#include <time.h>
int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespect *tp);

3、使用epoll监听定时器事件

使用方法和socketfd类似，利用timerfd_create创建定时器事件，通过timerfd_settime设置启动时间和时间间隔，然后使用epoll_ctl加入监听队列。

#include <sys/timerfd.h>
#include <iostream>
#include <time.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
using namespace std;const int MAXNUM = 20;int main(int argc, char *argv[])
{struct itimerspec new_value;struct timespec now;uint64_t exp;ssize_t s;int ret = clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now);//获取基准时钟时间(相对时间可忽略此函数)assert(ret != -1);new_value.it_value.tv_sec = now.tv_sec+3; //启动后3秒new_value.it_value.tv_nsec = now.tv_nsec; new_value.it_interval.tv_sec = 1;      //之后每次到期的时间间隔new_value.it_interval.tv_nsec = 0;int timefd = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, TFD_NONBLOCK); // 构建了一个定时器assert(timefd != -1);//如果创建相对时间事件，且 timerfd_settime  第二参数设置0，则不需要clock_gettime获取基准时间ret = timerfd_settime(timefd, TFD_TIMER_ABSTIME, &new_value, NULL);//启动定时器assert(ret != -1);cout << "timer started" << endl; // 定时器开启啦！int epollfd = epoll_create(1);  //创建epoll实例对象struct epoll_event ev;struct epoll_event events[MAXNUM];ev.data.fd = timefd;ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, timefd, &ev); //添加到epoll事件集合for (; ;) {int num = epoll_wait(epollfd, events, MAXNUM, -1);assert(num >= 0);for (int i = 0; i < num; i++) {if (events[i].events & EPOLLIN) {//....处理其他事件if (events[i].data.fd == timefd) {s = read(events[i].data.fd, &exp, sizeof(uint64_t)); //需要读出uint64_t大小, 不然会发生错误assert(s == sizeof(uint64_t));cout << "here is timer" << endl;}}}}close(timefd);close(epollfd);return 0;
}