timerfd_create 函数简介

timerfd_create 是 Linux 提供的一个系统调用，用于创建一个文件描述符，用来触发定时器事件。可以通过该文件描述符来监视定时器到期事件，例如用 poll 或 select 进行事件检测。这种机制常用于高效的事件驱动型程序。

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函数原型

#include <sys/timerfd.h>

int timerfd_create(int clockid, int flags);

• clockid: 指定定时器使用的时钟，可以是以下值：
  • CLOCK_REALTIME: 基于系统的实时时钟，受系统时间改变影响。
  • CLOCK_MONOTONIC: 基于系统的单调时钟，不受系统时间改变影响。
• flags: 指定文件描述符的行为，常用值：
  • 0: 默认行为。
  • TFD_NONBLOCK: 非阻塞模式。
  • TFD_CLOEXEC: exec 时自动关闭文件描述符。

返回值:

• 成功时返回定时器文件描述符（一个正整数）。
• 失败时返回 -1，并设置 errno。

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定时器设置：timerfd_settime

要设置定时器，可以使用以下函数：

#include <sys/timerfd.h>

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

• fd: 使用 timerfd_create 创建的文件描述符。
• flags: 通常为 0。若设置为 TFD_TIMER_ABSTIME，则定时器以绝对时间计算。
• new_value: 指定定时器的新值，使用 struct itimerspec 结构。
• old_value: 如果不为 NULL，则保存定时器的旧值。

struct itimerspec 结构：

struct itimerspec {
    struct timespec it_interval; // 定时器的间隔时间
    struct timespec it_value;    // 定时器的初始到期时间
};

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示例代码

以下代码展示了如何使用 timerfd_create 创建一个定时器，并通过 poll 等待定时器事件：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/timerfd.h>
#include <sys/poll.h>
#include <time.h>
#include <stdint.h> // for uint64_t

int main() {
    int timer_fd;
    struct itimerspec new_timer;

    // 创建一个基于单调时钟的定时器
    timer_fd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0);
    if (timer_fd == -1) {
        perror("timerfd_create failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置定时器：2秒后触发，然后每隔1秒触发一次
    new_timer.it_value.tv_sec = 2;      // 首次触发的时间（秒）
    new_timer.it_value.tv_nsec = 0;    // 首次触发的时间（纳秒）
    new_timer.it_interval.tv_sec = 1;  // 每次触发的间隔时间（秒）
    new_timer.it_interval.tv_nsec = 0; // 每次触发的间隔时间（纳秒）

    if (timerfd_settime(timer_fd, 0, &new_timer, NULL) == -1) {
        perror("timerfd_settime failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Timer started! It will fire in 2 seconds, then every 1 second.\n");

    // 使用 poll 监视定时器文件描述符
    struct pollfd poll_fds;
    poll_fds.fd = timer_fd;
    poll_fds.events = POLLIN; // 等待定时器可读事件

    while (1) {
        int ret = poll(&poll_fds, 1, -1); // 无限等待
        if (ret == -1) {
            perror("poll failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        if (poll_fds.revents & POLLIN) {
            uint64_t expirations;
            ssize_t s = read(timer_fd, &expirations, sizeof(expirations));
            if (s != sizeof(expirations)) {
                perror("read failed");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }

            printf("Timer expired %llu times\n", (unsigned long long) expirations);
        }
    }

    close(timer_fd);
    return 0;
}

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代码说明

1. 创建定时器:
   • 使用 timerfd_create 创建一个基于 CLOCK_MONOTONIC 的定时器。
2. 设置定时器:
   • 使用 timerfd_settime 设置首次触发时间为 2 秒，之后每隔 1 秒触发一次。
3. 等待定时器事件:
   • 使用 poll 等待定时器文件描述符的可读事件。
   • 每当定时器触发，文件描述符变为可读，通过 read 读取定时器触发的次数。
4. 输出结果:
   • 每次定时器触发时，输出触发的次数。

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示例运行

运行上述代码，输出如下：

Timer started! It will fire in 2 seconds, then every 1 second.
Timer expired 1 times
Timer expired 1 times
Timer expired 1 times
...

优点

• 可以高效地监控多个定时器文件描述符，与 epoll 或 poll 配合使用适合事件驱动编程。
• 使用单调时钟（CLOCK_MONOTONIC）不受系统时间修改的影响，非常适合定时任务。

注意事项

• 文件描述符需要在程序结束时关闭（close）。
• 定时器间隔为 0 时，表示单次触发定时器。