Linux Timer定时器

Posted 2020-12-04 sky

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timerfd为Linux为用户程序提供的定时器接口，该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，且能够被用于epoll/select。主要有三个函数。

头文件: include <sys/timerfd.h>

int timerfd_create(int clockid, int flags)

功能： 生成定时器，返回文件描述符。
clockid： CLOCK_MONOTONIC或CLOCK_REALTIME，其中CLOCK_MONOTONIC表示获取的时间为系统重启到现在的时间，更改系统时间对其没有影响。CLOCK_REALTIME表示从1970.1.1到目前的时间，更改系统时间会更改获取的值。
flags： TFD_NONBLOCK(非阻塞), TFD_CLOEXEC(同O_CLOEXEC)。
return： timer的文件描述符。

int timerfd_settime(int tfd, int flags, const struct itimerspec *newValue, struct itimerspec *oldValue)

功能： 用于启动或关闭指定fd的定时器。
tfd： timerfd，由timerfd_create函数返回。
flags： 1表示设置的是绝对时间；0表示相对时间。
newValue： 指定新的超时时间，若newValue.it_value非0则启动定时器，否则关闭定时器。若newValue.it_interval为0则定时器只定时一次，否则之后每隔设定时间超时一次。
oldValue：不为NULL时则返回定时器这次设置之前的超时时间。
return：失败则返回-1。

struct timespec
{
time_t tv_sec; //秒
long tv_nsec; //纳秒
}
struct itimerspec
{
struct timespec it_interval; //首次超时后，每隔it_interval超时一次
struct timespec it_value; //首次超时时间
}

int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curValue)

功能： 用于获取距离下次超时还剩下的时间。如果调用时定时器已经到期(即超过it_value时间)，并且定时器处于循环模式(即it_interval不为0)， 那么调用该函数后定时器重新开始计时。
fd： timerfd，由timerfd_create函数返回。
curValue： 返回距离下次超时剩下的时间。
return：失败返回-1

读取timerfd

当定时器超时，timerfd可读，返回uint64_t类型的整数，为超时的数目(指有多少个超时未读)，如果定时器没有发生超时事件，若timerfd为阻塞时，read将阻塞，若timerfd为非阻塞时，返回EAGAIN错误。如果read是的数据小于8字节以EINVAL错误返回。

样例代码

#include <sys/timerfd.h>  
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <iostream>
using namespace std;

const int EPOLL_SIZE = 10;

int main(int argc, char* argv[])
{
    int tfd, epfd, nfds;
    struct epoll_event event;
    struct epoll_event events[EPOLL_SIZE];
        
    //创建timerfd， CLOCK_REALTIME为绝对时间，TFD_NONBLOCK为非阻塞
    tfd = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, TFD_NONBLOCK);  
    if (tfd < 0)
    {
        cerr << "timerfd_create error!" << endl;
        return -1;
    }   
    struct timespec startTime, intervalTime;
    startTime.tv_sec = 0;    
    startTime.tv_nsec = 1;                                //相当于立即到达超时时间
    intervalTime.tv_sec = 3;                             //首次超时后，每三秒超时一次
    intervalTime.tv_nsec = 0;
    struct itimerspec newValue;
    newValue.it_value = startTime;
    newValue.it_interval = intervalTime;
    //设置超时时间，且为相对时间
    if (timerfd_settime(tfd, 0, &newValue, NULL) < 0)
    {
        cerr << "timerfd_settime error!" << endl;
        return -1;
    }
    //用epoll来监听描述符
    epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    if (epfd < 0)
    {
        cerr << "epoll_create error!" << endl;
        return -1;
    }

    event.data.fd = tfd;
    event.events = EPOLLIN;
    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, tfd, &event) < 0)
    {
        cerr << "epoll_ctl error!" << endl;
        return -1;
    }
    
    uint64_t count = 0;
    while (1)
    {
        //非阻塞等待
        nfds = epoll_wait(epfd, events, EPOLL_SIZE, 0);
        if (nfds == 0) continue;
        for (int i = 0; i < nfds; i++)
        {
            if (events[i].events & EPOLLIN)
            {
                uint64_t data;
                read(events[i].data.fd, &data, sizeof(uint64_t));
                count += data;
                cout << "read: " << data << ", timer count: " << count << endl;
            }
        }
    }
    return 0;
}

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作者：agin719
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