timerfd的使用方法
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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：
- 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。 - 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：
- 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。 - 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_value.tv_nsec = 500000000;
new_value.it_value.tv_sec = 3;
new_value.it_interval.tv_sec = 0;
new_value.it_interval.tv_nsec = 10000000;
read函数可以读timerfd，读的内容为uint_64，表示超时次数。
看一段代码例子：
#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) // 用于输出消逝的时间
{
static struct timespec start; // 开始的时间
struct timespec curr; // 现在的时间
static int first_call = 1; // first_call是一个静态变量,只会初始化一次
int secs, nsecs;
if (first_call) {
first_call = 0; // 也就是说,仅第1次调用print_elapsed_time函数才会运行到这里
// 并且记录下第1次调用该函数时的时间,以后再次调用该函数,就可以获得差值了.
if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start) == -1)
handle_error("clock_gettime");
}
if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &curr) == -1)
handle_error("clock_gettime");
secs = curr.tv_sec - start.tv_sec;
nsecs = curr.tv_nsec - start.tv_nsec; // 得到curr和start之间的差值
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) // 得到现在的时间
handle_error("clock_gettime");
// Create a CLOCK_REALTIME absolute timer with initial
// expiration and interval as specified in command line
//printf("%s %s %s\n", argv[1], argv[2], argv[3]);
new_value.it_value.tv_sec = now.tv_sec + atoi(argv[1]); // it_value指的是第一次到期的时间
new_value.it_value.tv_nsec = now.tv_nsec;
if (argc == 2) { // 两个参数,代表不用重复
new_value.it_interval.tv_sec = 0;
max_exp = 1; // 代表下面的read仅调用1次
}
else { // 一共有三个参数
new_value.it_interval.tv_sec = atoi(argv[2]); // 接下来是隔argv[2]秒后到期
max_exp = atoi(argv[3]);
}
new_value.it_interval.tv_nsec = 0;
fd = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, 0); // 构建了一个定时器
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"); // 定时器开启啦！
for (tot_exp = 0; tot_exp < max_exp;) { // max_exp原来是次数，是吧！
s = read(fd, &exp, sizeof(uint64_t)); // 也就是说，如果fd不是非阻塞的,那么程序会阻塞在这里
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);
}
root@node1:/home/c_test/unix_test# ./timerfd 20 3 4
printTime: current time:1396594376.746760 timer started
printTime: current time:1396594396.747705 read: 1; total=1
printTime: current time:1396594399.747667 read: 1; total=2
printTime: current time:1396594402.747728 read: 1; total=3
printTime: current time:1396594405.746874 read: 1; total=4
第一个参数为第一次定时器到期间隔，第二个参数为定时器的间隔，第三个参数为定时器多少次则退出。
timerfd简单的性能测试：
申请1000个定时器，超时定为1s，每秒超时一次，发现cpu占用率在3.0G的cpu上大概为1%，10000个定时器的话再7%左右，而且不会出现同时超时两个的情况，如果有printf到前台，则一般会出现定时器超时多次（3-5）才回调。
PS:linux内核新添加的API timerfd、signalfd、eventfd都有异曲同工之妙，都可以将本来复杂的处理转化思维变得简单。
