Linux的timerfd

timerfd是Linux爲用戶程序提供的一個定時器接口。這個接口基於文件描述符，因此可以被用於select/poll的應用場景。

1.      使用方法

timerfd提供了以下接口供用戶使用

timerfd_create

int timerfd_create(int clockid, int flags);

timerfd_create用於建立一個定時器文件。

參數clockid能夠是CLOCK_MONOTONIC或者CLOCK_REALTIME。

參數flags能夠是0或者O_CLOEXEC/O_NONBLOCK。

函數返回值是一個文件句柄fd。

timerfd_settime

int timerfd_settime(int ufd, int flags, const struct itimerspec * utmr, struct itimerspec * otmr);

此函數用於設置新的超時時間，並開始計時。

參數ufd是timerfd_create返回的文件句柄。

參數flags爲1表明設置的是絕對時間；爲0表明相對時間。

參數utmr爲須要設置的時間。

參數otmr爲定時器此次設置以前的超時時間。

函數返回0表明設置成功。

timerfd_gettime

int timerfd_gettime(int ufd, struct itimerspec * otmr);

此函數用於得到定時器距離下次超時還剩下的時間。若是調用時定時器已經到期，而且該定時器處於循環模式（設置超時時間時struct itimerspec::it_interval不爲0），那麼調用此函數以後定時器從新開始計時。

read

當timerfd爲阻塞方式時，read函數將被阻塞，直到定時器超時。

函數返回值大於0，表明定時器超時；不然，表明沒有超時（被信號喚醒，等等）。

poll/close

poll，close與標準文件操做相同。

2.      內核實現

timerfd的內核實現代碼在kernel/fs/timerfd.c，它的實現基於Linux的hrtimer。

timerfd_create的實現

SYSCALL_DEFINE2(timerfd_create, int, clockid, int, flags)

l         作一些定時器的初始化工做

l         調用hrtimer_init初始化一個hrtimer

l         調用anon_inode_getfd分配一個dentry，並獲得一個文件號fd，同時傳入timerfd的文件操做指針struct file_operations timerfd_fops。anno_inode_getfd是文件系統anon_inodefs的一個幫助函數。anon文件系統比較簡單，整個文件系統只有一個inode節點，其實現代碼能夠在fs/anon_inodes.c中找到。

timerfd_settime的實現

timerfd_settime最終會調用hrtimer_start啓動定時器，其超時函數被設置爲timerfd_tmrproc。

timerfd_tmrproc

timefd_tmrproc是timerfd的定時器超時函數。在timerfd超時時，該函數會設置定時器超時標記位；增長定時器超時次數（在設置定時器循環模式時，可能會出現屢次超時沒有被處理的狀況）；喚醒一個等待隊列，從而喚醒可能存在的正被阻塞的read、select。

timerfd_fops

static const struct file_operations timerfd_fops = {

       .release    = timerfd_release,

       .poll        = timerfd_poll,

       .read              = timerfd_read,

};

timerfd_read函數是文件操做read的內核實現，讀到的是定時器的超時次數。該函數在阻塞模式下會把自身掛到timerfd的等待隊列中，等待定時器超時時被喚醒。

timerfd_poll將timerfd的等待隊列登記到一個poll_table，從而在定時器超時時能喚醒select系統調用。

timerfd_release

timerfd_release函數釋放timerfd_create函數中申請的資源，刪除已分配的定時器。