应用层定时器 timerfd

简介

• timerfd 接口是Linux内核从版本2.6开始提供的定时器接口，非常适合用来实现应用层定时器模块

优点

• 在内核中采用高精度定时器不同于sleep等延时函数，时间精度非常高
• 使用简单，时间处理在内核实现，应用层不需要太多处理
• 接口基于文件描述符，适合 select/poll/epoll管理

接口说明

头文件

sys/timerfd.h

创建定时器

int timerfd_create(int clockid, int flags); 

• clockid 设置时间类型，有两个选项

1. CLOCK_REALTIME :Systemwide realtime clock. 实时时钟，真实的时间
2. CLOCK_MONOTONIC:系统启动后开始计时，从不进行调整和复位,不受系统时钟修改的影响

• flags可以是0或者O_CLOEXEC/O_NONBLOCK。
• 返回值：timerfd（文件描述符）

定时器设置

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

struct itimerspec {
    struct timespec it_interval;  /* Interval for periodic timer （定时间隔周期）*/
    struct timespec it_value;     /* Initial expiration (第一次超时时间, 延时启动时间)*/
};

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

• fd: 参数fd是timerfd_create函数返回的文件句柄
• flags：有两选项 0或1

1. TFD_TIMER_ABSTIME 表示绝对时间，例如：若clockid填的是CLOCK_MONOTONIC，TFD_TIMER_ABSTIME表示启动后 it_value 时间，
2. 0 表示相对时间， 例如：若clockid填的是CLOCK_MONOTONIC，flags为0 表示当前时间后it_value时间，

• new_value: 参数new_value指定定时器的超时时间以及超时间隔时间
• old_value: 如果old_value不为NULL, old_vlaue返回之前定时器设置的时间参数
  Tips：
• 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

定时器获取下次超时剩余的时间

int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curr_value);

• curr_value.it_value 字段表示距离下次超时的时间，如果该值为0，表示计时器已经解除; 该字段表示的值永远是一个相对值，无论TFD_TIMER_ABSTIME是否被设置
• curr_value.it_interval 定时器间隔时间

定时器fd 读取

uint64_t exp = 0;
read(fd, &exp, sizeof(uint64_t)); 

• 读取出的exp值为定时器超时次数，即执行次数

定时器关闭

close(fd);

• 可以先通过 timerfd_settime 停止定时器

注意点

• timerfd_create 第一个参数 clockid 和 timerfd_settime 的第二个参数 flags 很容易误导

1. 如果timerfd_settime设置为TFD_TIMER_ABSTIME（绝对时间），则设置的时间是具体的某个时间点， clock_gettime获取当前时间加上时间差，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（相对时间），则设置的时间是相对与当前的时间，例如：

new_value.it_value.tv_sec = 3;
new_value.it_value.tv_nsec = 0; 

例子

• https://github.com/LWH779721/RightTimer