特点

Linux 内核于内核2.6.25提供了一种创建定时器的 API, 那就是Linux 特有的 timerfd API,并且该定时器可以从文件描述符中读取其创建的定时器到期通知.

这也意味着, 可以将文件描述符通过多路复用监听并读取, 而其他的定时器想要将一个 (或多个) 定时器与一组文件描述符放在一起同时监听可不是一件容易的事.

函数接口

timerfd 系列 API 有三个系统调用 :

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

第一个参数 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_REALTIME用于度量真实时间， 他的设置可以变更

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。

CLOCK_MONOTONIC时钟适用于那些无法容忍系统时钟发生跳跃性变化（如， 手动改变了系统时间）的应用上

第二个参数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

使用完定时器要记得 close

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

#include <sys/timerfd.h>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

flags的值可以是 0 (相对时间), 可以是TFD_TIMER_ABSTIME(绝对时间)

而第二第三个参数都是struct itimerspec*类型

struct itimerspec {struct timespec it_interval; //间隔时间struct timespec it_value;//第一次到期时间};struct timespec {time_t tv_sec; //秒long tv_nsec; //纳秒};

new_value为定时器指定新设置,old_value用来返回定时器的前一设置, 如果不关心, 可将其设置为 NULL

new_value： 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。

old_value：不为 NULL 时则返回定时器这次设置之前的超时时间。

timerfd_create第一个参数和 clock_gettime(获取时间的函数,下面介绍) 的第一个参数都是 CLOCK_REALTIME 或者 CLOCK_MONOTONIC，timerfd_settime 的第二个参数为0(相对时间)或者 TFD_TIMER_ABSTIME(绝对时间)

#include <sys/timerfd.h>int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curr_value);//成功返回0, 失败返回-1和errno

间隔和距离下次到期的时间均返回到 curr_value 指向的结构体.

如果返回的结构中curr_value.it_value中所有字段值均为0, 那么该定时器已经解除, 如果返回的结构curr_value.it_interval中两字段值均为0, 那么该定时器只会到期一次, 到期时间在curr_value.it_value中给出

获取时钟的值

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

使用 epoll 监听定时器到期事件

#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);//获取时钟时间assert(ret != -1);new_value.it_value.tv_sec = 5; //第一次到期的时间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);ret = timerfd_settime(timefd, 0, &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, 0);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;}

注意

timerfd_settime第二个参数如果是 0, 是相对时间, 如果是TFD_TIMER_ABSTIME, 代表绝对时间, 但是这里还有需要注意的点

By default, the initial expiration time specified in new_value is interpreted relative to the current time on the timer’s clock at the time of the call (i.e., new_value.it_value specifies a time relative to the current value of the clock specified by clockid).

默认情况下,new_value中指定的初始过期时间相对于调用时计时器时钟上的当前时间(即,new_value.it_value指定相对于 clockid 指定的时钟的当前值的时间)。

也就是说

new_value.it_value设置初次到期的时间firsttime

如果timerfd_settime第二个参数设置为 0,new_value.it_value = firsttime

如果timerfd_settime第二个参数设置为TFD_TIMER_ABSTIME,new_value.it_value = now.tv_sec + firsttime