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              Linux timerfd與select機制詳解
              linux timerfd select

              欄目:技術大全 時間:2024-11-25 01:33



              Linux Timerfd與Select:系統(tǒng)編程中的高效利器 在Linux操作系統(tǒng)中,系統(tǒng)編程的精髓在于高效地管理系統(tǒng)資源和處理各種事件

                  而在這一過程中,`timerfd`和`select`這兩個機制無疑是程序員不可或缺的利器

                  它們不僅能夠提升系統(tǒng)的效率和性能,還能使程序更加靈活和可靠

                  本文將深入探討`timerfd`和`select`的原理、用法及其在實際編程中的應用

                   Timerfd:基于文件描述符的定時器 `timerfd`是Linux內核提供的一個定時器接口,它通過將時間轉化為文件描述符,使定時器在超時時變得可讀

                  這一特性使得`timerfd`能夠輕松地與`select`、`poll`及`epoll`等I/O多路復用機制結合,從而用統(tǒng)一的方式處理I/O事件和超時事件

                   `timerfd`的核心在于其三個主要接口:`timerfd_create`、`timerfd_settime`和`timerfd_gettime`

                   - timerfd_create:用于創(chuàng)建定時器對象,返回一個指向該定時器的文件描述符

                  該函數(shù)接受兩個參數(shù):`clockid`和`flags`

                  `clockid`指定定時器的時鐘類型,通常為`CLOCK_REALTIME`(系統(tǒng)范圍的可設置時鐘)或`CLOCK_MONOTONIC`(不受系統(tǒng)時間非連續(xù)改變影響的時鐘)

                  `flags`選項包括`TFD_NONBLOCK`(設置文件描述符為非阻塞)和`TFD_CLOEXEC`(在`fork + exec`后自動關閉文件描述符)

                   - timerfd_settime:用于啟動或停止綁定到文件描述符的定時器

                  該函數(shù)接受四個參數(shù):文件描述符`fd`、標志`flags`、新的定時值`new_value`和舊的定時值`old_value`

                  `flags`可以是0(表示啟動相對定時器,基于當前時間加上`new_value.it_value`指定的相對時間)或`TFD_TIMER_ABSTIME`(表示啟動絕對定時器,由`new_value.it_value`直接指定定時時間)

                   - timerfd_gettime:用于獲取文件描述符對應定時器的當前時間值

                  該函數(shù)接受兩個參數(shù):文件描述符`fd`和保存定時器當前時間值的`curr_value`

                   在實際應用中,當定時器超時時,文件描述符變得可讀,通過`read`操作可以讀取到一個無符號8字節(jié)整型值(`uint64_t`),表示超時的次數(shù)

                  如果沒有超時,`read`操作將阻塞,直到下一次定時器超時或發(fā)生錯誤(如將文件描述符設置為非阻塞時,`errno`被設置為`EAGAIN`)

                   Select:I/O多路復用機制的封裝 `select`是Linux中一種經(jīng)典的I/O多路復用機制,它允許程序同時監(jiān)控多個文件描述符,一旦其中任何一個文件描述符就緒(即可以進行讀寫操作),`select`就會通知程序,從而及時處理

                  這一特性使得`select`在處理大量并發(fā)I/O操作時表現(xiàn)出色

                   `select`函數(shù)的原型如下: int select(int nfds, fd_setreadfds, fd_set writefds, fd_setexceptfds, struct timeval timeout); - `nfds`:監(jiān)控的文件描述符集合中最大文件描述符加1

                   - `readfds`:指向需要監(jiān)控讀操作的文件描述符集合的指針

                   - `writefds`:指向需要監(jiān)控寫操作的文件描述符集合的指針

                   - `exceptfds`:指向需要監(jiān)控異常操作的文件描述符集合的指針

                   - `timeout`:指定`select`的等待時間

                  如果為`NULL`,`select`將無限等待;如果其`tv_sec`和`tv_usec`成員均為0,`select`將立即返回;否則,`select`將在指定的時間后返回

                   Timerfd與Select的結合:高效處理定時和I/O事件 將`timerfd`與`select`結合使用,可以實現(xiàn)高效的定時和I/O事件處理

                  程序員可以創(chuàng)建一個或多個定時器,通過`timerfd_settime`設置定時值,然后將定時器的文件描述符添加到`select`的監(jiān)控集合中

                  當定時器超時或文件描述符就緒時,`select`將返回,程序可以據(jù)此執(zhí)行相應的操作

                   例如,在網(wǎng)絡編程中,結合`timerfd`和`select`可以實現(xiàn)超時重傳機制,更好地處理網(wǎng)絡故障

                  當發(fā)送的數(shù)據(jù)包在一定時間內未收到確認時,程序可以啟動一個定時器,在定時器超時后重新發(fā)送數(shù)據(jù)包

                  同時,`select`還可以監(jiān)控網(wǎng)絡套接字,以便及時處理接收到的數(shù)據(jù)

                   在實時系統(tǒng)中,`timerfd`和`select`的結合使用可以讓程序實現(xiàn)對資源的更好管理,滿足實時性和高性能的要求

                  例如,在實時控制系統(tǒng)中,程序需要定期讀取傳感器數(shù)據(jù)并做出響應

                  通過`timerfd`設置定時器,并在`select`中監(jiān)控定時器的文件描述符和傳感器數(shù)據(jù)的文件描述符,程序可以在指定的時間間隔內讀取傳感器數(shù)據(jù)并做出相應的處理

                   示例代碼:Timerfd與Epoll的結合 以下是一個使用`timerfd`和`epoll`實現(xiàn)超時通知的示例代碼: include include include include include include include include using namespace std; void WriteLog(){ time_t timeReal; time(&timeReal); timeReal = timeReal + 8 3600; tmt = gmtime(&timeReal); printf(%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d , t-

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