互联网络程序设计实验-实验4

实验5 定时器

【实验原理】

timerfd是Linux为用户程序提供的一个定时器接口。这个接口基于文件描述符，通过文件描述符的可读事件进行超时通知，所以能够被用于select/poll的应用场景。timerfd是linux 内核2.6.25版本中加入的接口。

timerfd、eventfd、signalfd配合epoll使用，可以构造出一个零轮询的程序，但程序没有处理的事件时，程序是被阻塞的。这样的话在某些移动设备上程序更省电。

clock_gettime函数可以获取系统时钟，精确到纳秒。需要在编译时指定库：-lrt。可以获取两种类型事件：

CLOCK_REALTIME：相对时间，从1970.1.1到目前的时间。更改系统时间会更改获取的值。也就是，它以系统时间为坐标。

CLOCK_MONOTONIC：与CLOCK_REALTIME相反，它是以绝对时间为准，获取的时间为系统重启到现在的时间，更改系统时间对齐没有影响。

timerfd_create：生成一个定时器对象，返回与之关联的文件描述符。接收两个入参，一个是clockid，填写CLOCK_REALTIME或者CLOCK_MONOTONIC，参数意义同上。第二个可以传递控制标志：TFD_NONBLOCK（非阻塞），TFD_CLOEXEC（同O_CLOEXEC）注：timerfd的进度要比usleep要高。

timerfd_settime：能够启动和停止定时器；可以设置第二个参数：flags，0表示是相对定时器，TFD_TIMER_ABSTIME表示是绝对定时器。

第三个参数设置超时时间，如果为0则表示停止定时器。定时器设置超时方法：

1、设置超时时间是需要调用clock_gettime获取当前时间，如果是绝对定时器，那么需要获取CLOCK_REALTIME，在加上要超时的时间。如果是相对定时器，要获取CLOCK_MONOTONIC时间。

2、数据结构：

struct timespec {

time_t tv_sec; /* Seconds */

long tv_nsec; /* Nanoseconds */

};

struct itimerspec {

struct timespec it_interval; /* Interval for periodic timer */

struct timespec it_value; /* Initial expiration */

};

it_value是首次超时时间，需要填写从clock_gettime获取的时间，并加上要超时的时间。it_interval是后续周期性超时时间，是多少时间就填写多少。

注意一个容易犯错的地方：tv_nsec加上去后一定要判断是否超出1000000000（如果超过要秒加一），否则会设置失败。

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。

注：timerfd_create第一个参数和clock_gettime的第一个参数都是CLOCK_REALTIME或者CLOCK_MONOTONIC，timerfd_settime的第二个参数为0（相对定时器）或者TFD_TIMER_ABSTIME，三者的关系：

1、如果timerfd_settime设置为TFD_TIMER_ABSTIME（决定时间），则后面的时间必须用clock_gettime来获取，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（相对定时器），则后面的时间必须用相对时间，就是：

new_value.it_https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_nsec = 500000000;

new_value.it_https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_sec = 3;

new_value.it_https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_sec = 0;

new_value.it_https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_nsec = 10000000;

read函数可以读timerfd，读的内容为uint_64，表示超时次数。

【实验源码】

#include

#include

#include

#include

#include

#include /* Definition of uint64_t */

#define handle_error(msg) \

do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)

static void print_elapsed_time(void)

{

static struct timespec start;

struct timespec curr;

static int first_call = 1;

int secs, nsecs;

if (first_call) {

first_call = 0;

if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start) == -1) handle_error("clock_gettime");

}

if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &curr) == -1) handle_error("clock_gettime");

secs = https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_sec - https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_sec;

nsecs = https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_nsec - https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_nsec;

if (nsecs < 0) {

secs--;

nsecs += 1000000000;

}

printf("%d.%03d: ", secs, (nsecs + 500000) / 1000000);

}

Int main(int argc, char *argv[])

{

struct itimerspec new_value;

int max_exp, fd;

struct timespec now;

uint64_t exp, tot_exp;

ssize_t s;

if ((argc != 2) && (argc != 4)) {

fprintf(stderr, "%s init-secs [interval-secs max-exp]\n",

argv[0]);

exit(EXIT_FAILURE);

}

if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now) == -1)

handle_error("clock_gettime");

/* Create a CLOCK_REALTIME absolute timer with initial expiration and interval as specified in command line */

new_value.it_https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_sec = https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_sec + atoi(argv[1]);

new_value.it_https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_nsec = https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_nsec;

if (argc == 2) {

new_value.it_https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_sec = 0;

max_exp = 1;

} else {

new_value.it_https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_sec = atoi(argv[2]);

max_exp = atoi(argv[3]);

}

new_value.it_https://www.360docs.net/doc/5c7234937.html,_nsec = 0;

fd = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, 0);

if (fd == -1)

handle_error("timerfd_create");

if (timerfd_settime(fd, TFD_TIMER_ABSTIME, &new_value, NULL) == -1) handle_error("timerfd_settime");

print_elapsed_time();

printf("timer started\n");

for (tot_exp = 0; tot_exp < max_exp;) {

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

if (s != sizeof(uint64_t))

handle_error("read");

tot_exp += exp;

print_elapsed_time();

printf("read: %llu; total=%llu\n",

(unsigned long long) exp,

(unsigned long long) tot_exp);

}

exit(EXIT_SUCCESS);

}