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Linux提供给我们的定时器

article 2025/2/11 1:19:35

timerfd_create 和 timerfd_settime 是 Linux 提供的用于创建和管理定时器的系统调用，属于 timerfdAPI 的一部分。它们允许用户空间程序通过文件描述符来使用内核定时器，非常适合需要高精度定时或与 I/O 多路复用（如 select、poll、epoll）结合使用的场景。

`1.timerfd_create`

功能：创建一个定时器对象，并返回一个与之关联的文件描述符。

#include <sys/timerfd.h>

int timerfd_create(int clockid, int flags);

参数

`clockid`	指定定时器使用的时钟类型
CLOCK_REALTIME	系统实时时钟（可受系统时间调整影响
CLOCK_MONOTONIC	单调递增时钟，不受系统时间调整影响
CLOCK_BOOTTIME	与 `CLOCK_MONOTONIC` 类似，但包括系统挂起时间

`flags`	控制定时器的行为
TFD_NONBLOCK	设置文件描述符为非阻塞模式
TFD_CLOEXEC	设置文件描述符为 close-on-exec（执行 `exec` 时自动关闭）

返回值

成功：返回一个文件描述符（用于后续操作）。
失败：返回 -1，并设置 errno。

2. timerfd_settime

功能：启动、停止或修改定时器的设置。

函数原型：

#include <sys/timerfd.h>

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

参数：

fd：timerfd_create 返回的文件描述符。

flags：控制定时器的行为，常见选项：

0：默认行为。
TFD_TIMER_ABSTIME：将 new_value.it_value 解释为绝对时间（而非相对时间）。

new_value：指向 struct itimerspec 结构体，用于设置定时器的初始值和间隔值。

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
};

struct timespec {
    time_t tv_sec;   // 秒
    long   tv_nsec;  // 纳秒
};

如果 it_value 的两个字段都为 0，则停止定时器。
如果 it_interval 的两个字段都为 0，则定时器只触发一次。

old_value：指向 struct itimerspec 结构体，用于返回之前的定时器设置（可以为NULL）。

返回值

成功：返回 0。

失败：返回 -1，并设置 errno。

示例：

#include <sys/timerfd.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main() {
    // 创建定时器
    int fd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0);
    if (fd == -1) {
        perror("timerfd_create");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置定时器：1秒后首次触发，之后每2秒触发一次
    struct itimerspec new_value;
    new_value.it_value.tv_sec = 1;   // 初始到期时间：1秒
    new_value.it_value.tv_nsec = 0;
    new_value.it_interval.tv_sec = 2; // 间隔时间：2秒
    new_value.it_interval.tv_nsec = 0;

    if (timerfd_settime(fd, 0, &new_value, NULL) == -1) {
        perror("timerfd_settime");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("定时器已启动，每2秒触发一次\n");

    // 读取定时器事件
    while (1) {
        uint64_t expirations;
        ssize_t s = read(fd, &expirations, sizeof(expirations));
        if (s != sizeof(expirations)) {
            perror("read");
            close(fd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        printf("定时器触发，次数：%lu\n", expirations);
    }

    close(fd);
    return 0;
}