timefd实现定时器的原理 timer

timerfd 是 Linux 特有的一种机制，用于创建定时器并将其与文件描述符关联，以便可以通过 I/O 多路复用（如 select()、poll() 或 epoll()）来监视定时事件。它允许程序以更高效的方式处理定时任务，而不必使用信号或其他复杂的同步机制。

timerfd 的工作原理

创建定时器：使用 timer_create() 函数创建一个 POSIX 定时器，并获得一个关联的 timer_t 类型的标识符。这个标识符不是文件描述符。
设置定时器：使用 timer_settime() 来配置定时器，包括设定初始延迟和间隔时间。这可以使得定时器在一定时间后启动，并可选地周期性触发。
创建 timerfd：调用 timerfd_create() 创建一个新的 timer file descriptor（文件描述符），该文件描述符可以被用来接收与此计时器相关的事件。
读取事件：通过调用 read() 从这个文件描述符中读取数据，每当定时器到期或者触发，read() 就会返回，指示该事件发生了。读取的数据通常是一个整数值，表示已经过了多少个 tick（即触发次数）。
处理逻辑：在应用程序中，可以使用 I/O 多路复用技术来监视这个 timerfd。当它变为可读状态，就可以执行相应的逻辑，比如进行某些操作或重置计时器等。

示例代码

下面是一个简单的示例，演示如何使用 timerfd 创建一个每秒触发一次的定时器：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/timerfd.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h> // For open() and O_RDWR

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

    // 设置定时器
    struct itimerspec new_value;
    new_value.it_value.tv_sec = 1; // 初始延迟 1 秒
    new_value.it_value.tv_nsec = 0;
    new_value.it_interval.tv_sec = 1; // 每次间隔 1 秒
    new_value.it_interval.tv_nsec = 0;

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

    while (1) {
        uint64_t num_expirations;
        
        // 等待 timer fd 可读
        ssize_t s = read(fd, &num_expirations, sizeof(uint64_t));
        if (s != sizeof(uint64_t)) {
            perror("read");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        
        printf("Timer expired %llu times\n", (unsigned long long)num_expirations);
        
        // 可以在这里添加需要执行的逻辑
        
    }

    close(fd); // 应该不会到达这里，但出于良好实践而关闭 fd。
    
    return EXIT_SUCCESS;
}