Linux 新的API signalfd、timerfd、eventfd使用说明

三种新的fd加入linux内核的的版本:

signalfd:2.6.22

timerfd:2.6.25

eventfd:2.6.22

三种fd的意义:

lsignalfd

传统的处理信号的方式是注册信号处理函数;由于信号是异步发生的,要解决数据的并发访问,可重入问题。signalfd可以将信号抽象为一个文件描述符,当有信号发生时可以对其read,这样可以将信号的监听放到select、poll、epoll等监听队列中。

ltimerfd

可以实现定时器的功能,将定时器抽象为文件描述符,当定时器到期时可以对其read,这样也可以放到监听队列的主循环中。

leventfd

实现了线程之间事件通知的方式,也可以用于用户态和内核通信。eventfd的缓冲区大小是sizeof(uint64_t);向其write可以递增这个计数器,read操作可以读取,并进行清零;eventfd也可以放到监听队列中,当计数器不是0时,有可读事件发生,可以进行读取。

三种新的fd都可以进行监听,当有事件触发时,有可读事件发生。

signalfd涉及API:

点击(此处)折叠或打开

参数fd:如果是-1则表示新建一个,如果是一个已经存在的则表示修改signalfd所关联的信号;

参数mask:信号集合;

参数flag:内核版本2.6.27以后支持SFD_NONBLOCK、SFD_CLOEXEC;

成功返回文件描述符,返回的fd支持以下操作:read、select(poll、epoll)、close

l例子

L17-L21:将感兴趣的信号加入到sigset_t中;

L24:调用signalfd,把信号集与fd关联起来,第一个参数为-1表示新建一个signalfd,不是-1并且是一个合法的signalfd表示向其添加新的信号。

L29:阻塞等待信号的发生并读取。根据读取的结果可以知道发生了什么信号。

timerfd涉及的API

timerfd_create:创建一个timerfd;返回的fd可以进行如下操作:read、select(poll、epoll)、close

timerfd_settime:设置timer的周期,以及起始间隔

timerfd_gettime:获取到期时间。

l例子

代码L25-L29:初始化定时器的参数,初始间隔与定时间隔。

L32:创建定时器fd,CLOCK_REALTIME:真实时间类型,修改时钟会影响定时器;CLOCK_MONOTONIC:相对时间类型,修改时钟不影响定时器。

L35:设置定时器的值。

L44:阻塞等待定时器到期。返回值是未处理的到期次数。比如定时间隔为2秒,但过了10秒才去读取,则读取的值是5。

编译运行:编译时要加rt库(g++ -lrt timerfd.cc -o timerfd)

[root@localhost appTest]# ./timerfd 5 2 10
printTime:  current time:1357391736.146196 timer started
printTime:  current time:1357391741.153430 read: 1; total=1
printTime:  current time:1357391743.146550 read: 1; total=2
printTime:  current time:1357391745.151483 read: 1; total=3
printTime:  current time:1357391747.161155 read: 1; total=4
printTime:  current time:1357391749.153934 read: 1; total=5
printTime:  current time:1357391751.157309 read: 1; total=6
printTime:  current time:1357391753.158384 read: 1; total=7
printTime:  current time:1357391755.150470 read: 1; total=8
printTime:  current time:1357391757.150253 read: 1; total=9
printTime:  current time:1357391759.149954 read: 1; total=10
[root@localhost appTest]#

第一个参数5为第一次定时器到期间隔,第二个参数2为定时器的间隔,第三个参数为定时器到期10次则退出。程序运行(5+2*10)S退出。

详细信息可以:man timerfd_create

eventfd涉及API:

创建一个eventfd,这是一个计数器相关的fd,计数器不为零是有可读事件发生,read以后计数器清零,write递增计数器;返回的fd可以进行如下操作:read、write、select(poll、epoll)、close。

这个函数会创建一个事件对象 (eventfd object), 用来实现,进程(线程)间的等待/通知(wait/notify) 机制. 内核会为这个对象维护一个64位的计数器(uint64_t)。并且使用第一个参数(initval)初始化这个计数器。调用这个函数就会返回一个新的文件描述符(event object)。2.6.27版本开始可以按位设置第二个参数(flags)。有如下的一些宏可以使用:

lEFD_NONBLOCK

功能同open(2)的O_NONBLOCK,设置对象为非阻塞状态,如果没有设置这个状态的话,read(2)读eventfd,并且计数器的值为0 就一直堵塞在read调用当中,要是设置了这个标志, 就会返回一个 EAGAIN 错误(errno = EAGAIN)。效果也如同 额外调用select(2)达到的效果。

lEFD_CLOEXEC

这个标识被设置的话,调用exec后会自动关闭文件描述符,防止泄漏。如果是2.6.26或之前版本的内核,flags 必须设置为0。
创建这个对象后,可以对其做如下操作:

1) write: 将缓冲区写入的8字节整形值加到内核计数器上。

2) read: 读取8字节值, 并把计数器重设为0. 如果调用read的时候计数器为0, 要是eventfd是阻塞的, read就一直阻塞在这里,否则就得到 一个EAGAIN错误。如果buffer的长度小于8那么read会失败, 错误代码被设置成 EINVAL。

3) poll select epoll

4) close: 当不需要eventfd的时候可以调用close关闭, 当这个对象的所有句柄都被关闭的时候,内核会释放资源。 为什么不是close就直接释放呢, 如果调用fork 创建
进程的时候会复制这个句柄到新的进程,并继承所有的状态。

l例子

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