互联网络程序设计实验实验

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__nsec = 500000000;
new_value.it__sec = 3;
new_value.it__sec = 0;
new_value.it__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 <sys/timerfd.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h> /* 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 = _sec - _sec;
nsecs = _nsec - _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__sec = _sec + atoi(argv[1]);
new_value.it__nsec = _nsec;
if (argc == 2) {
new_value.it__sec = 0;
max_exp = 1;
} else {
new_value.it__sec = atoi(argv[2]);
max_exp = atoi(argv[3]);
}
new_value.it__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);
}。