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:
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#include<sys/signalfd.h> intsignalfd(intfd,constsigset_t*mask,intflags); #include<sys/signalfd.h> intsignalfd(intfd,constsigset_t*mask,intflags);
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
#include<sys/signalfd.h> #include<signal.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #definehandle_error(msg)\ do{perror(msg);exit(EXIT_FAILURE);}while(0) intmain(intargc,char*argv[]) { sigset_tmask; intsfd; structsignalfd_siginfofdsi; ssize_ts; sigemptyset(&mask); sigaddset(&mask,SIGINT); sigaddset(&mask,SIGQUIT); if(sigprocmask(SIG_BLOCK,&mask,NULL)==-1) handle_error("sigprocmask"); sfd=signalfd(-1,&mask,0); if(sfd==-1) handle_error("signalfd"); for(;;){ s=read(sfd,&fdsi,sizeof(structsignalfd_siginfo)); if(s!=sizeof(structsignalfd_siginfo)) handle_error("read"); if(fdsi.ssi_signo==SIGINT){ printf("GotSIGINT\n"); }elseif(fdsi.ssi_signo==SIGQUIT){ printf("GotSIGQUIT\n"); exit(EXIT_SUCCESS); }else{ printf("Readunexpectedsignal\n"); } } } #include<sys/signalfd.h> #include<signal.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #definehandle_error(msg)\ do{perror(msg);exit(EXIT_FAILURE);}while(0) intmain(intargc,char*argv[]) { sigset_tmask; intsfd; structsignalfd_siginfofdsi; ssize_ts; sigemptyset(&mask); sigaddset(&mask,SIGINT); sigaddset(&mask,SIGQUIT); if(sigprocmask(SIG_BLOCK,&mask,NULL)==-1) handle_error("sigprocmask"); sfd=signalfd(-1,&mask,0); if(sfd==-1) handle_error("signalfd"); for(;;){ s=read(sfd,&fdsi,sizeof(structsignalfd_siginfo)); if(s!=sizeof(structsignalfd_siginfo)) handle_error("read"); if(fdsi.ssi_signo==SIGINT){ printf("GotSIGINT\n"); }elseif(fdsi.ssi_signo==SIGQUIT){ printf("GotSIGQUIT\n"); exit(EXIT_SUCCESS); }else{ printf("Readunexpectedsignal\n"); } } }
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
#include<sys/timerfd.h> inttimerfd_create(intclockid,intflags); inttimerfd_settime(intfd,intflags,conststructitimerspec*new_value,structitimerspec*old_value); inttimerfd_gettime(intfd,structitimerspec*curr_value); #include<sys/timerfd.h> inttimerfd_create(intclockid,intflags); inttimerfd_settime(intfd,intflags,conststructitimerspec*new_value,structitimerspec*old_value); inttimerfd_gettime(intfd,structitimerspec*curr_value); 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。 //函数参数中数据结构如下: structtimespec { time_ttv_sec;/*Seconds*/ longtv_nsec;/*Nanoseconds*/ }; structitimerspec { structtimespecit_interval;/*Intervalforperiodictimer*/ structtimespecit_value;/*Initialexpiration*/ }; //函数参数中数据结构如下: structtimespec { time_ttv_sec;/*Seconds*/ longtv_nsec;/*Nanoseconds*/ }; structitimerspec { structtimespecit_interval;/*Intervalforperiodictimer*/ structtimespecit_value;/*Initialexpiration*/ };
l例子
#include<sys/timerfd.h> #include<sys/time.h> #include<time.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<stdint.h>/*Definitionofuint64_t*/ #definehandle_error(msg)\ do{perror(msg);exit(EXIT_FAILURE);}while(0) voidprintTime() { structtimevaltv; gettimeofday(&tv,NULL); printf("printTime:currenttime:%ld.%ld",tv.tv_sec,tv.tv_usec); } intmain(intargc,char*argv[]) { structtimespecnow; if(clock_gettime(CLOCK_REALTIME,&now)==-1) handle_error("clock_gettime"); structitimerspecnew_value; new_value.it_value.tv_sec=now.tv_sec+atoi(argv[1]); new_value.it_value.tv_nsec=now.tv_nsec; new_value.it_interval.tv_sec=atoi(argv[2]); new_value.it_interval.tv_nsec=0; intfd=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"); printTime(); printf("timerstarted\n"); for(uint64_ttot_exp=0;tot_exp<atoi(argv[3]);) { uint64_texp; ssize_ts=read(fd,&exp,sizeof(uint64_t)); if(s!=sizeof(uint64_t)) handle_error("read"); tot_exp+=exp; printTime(); printf("read:%llu;total=%llu\n",exp,tot_exp); } exit(EXIT_SUCCESS); } #include<sys/timerfd.h> #include<sys/time.h> #include<time.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<stdint.h>/*Definitionofuint64_t*/ #definehandle_error(msg)\ do{perror(msg);exit(EXIT_FAILURE);}while(0) voidprintTime() { structtimevaltv; gettimeofday(&tv,NULL); printf("printTime:currenttime:%ld.%ld",tv.tv_sec,tv.tv_usec); } intmain(intargc,char*argv[]) { structtimespecnow; if(clock_gettime(CLOCK_REALTIME,&now)==-1) handle_error("clock_gettime"); structitimerspecnew_value; new_value.it_value.tv_sec=now.tv_sec+atoi(argv[1]); new_value.it_value.tv_nsec=now.tv_nsec; new_value.it_interval.tv_sec=atoi(argv[2]); new_value.it_interval.tv_nsec=0; intfd=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"); printTime(); printf("timerstarted\n"); for(uint64_ttot_exp=0;tot_exp<atoi(argv[3]);) { uint64_texp; ssize_ts=read(fd,&exp,sizeof(uint64_t)); if(s!=sizeof(uint64_t)) handle_error("read"); tot_exp+=exp; printTime(); printf("read:%llu;total=%llu\n",exp,tot_exp); } exit(EXIT_SUCCESS); }
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++-lrttimerfd.cc-otimerfd)
[root@localhostappTest]#./timerfd5210 printTime:currenttime:1357391736.146196timerstarted printTime:currenttime:1357391741.153430read:1;total=1 printTime:currenttime:1357391743.146550read:1;total=2 printTime:currenttime:1357391745.151483read:1;total=3 printTime:currenttime:1357391747.161155read:1;total=4 printTime:currenttime:1357391749.153934read:1;total=5 printTime:currenttime:1357391751.157309read:1;total=6 printTime:currenttime:1357391753.158384read:1;total=7 printTime:currenttime:1357391755.150470read:1;total=8 printTime:currenttime:1357391757.150253read:1;total=9 printTime:currenttime:1357391759.149954read:1;total=10 [root@localhostappTest]#
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:mantimerfd_create
eventfd涉及API:
#include<sys/eventfd.h> inteventfd(unsignedintinitval,intflags); #include<sys/eventfd.h> inteventfd(unsignedintinitval,intflags);
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(eventfdobject),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(eventobject)。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)pollselectepoll
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
#include<sys/eventfd.h> #include<unistd.h> #include<stdio.h> #include<stdint.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #definehandle_error(msg)\ do{perror(msg);exit(1);}while(0) intmain(intargc,char**argv){ uint64_tu; ssize_ts;5intj; if(argc<2){ fprintf(stderr,"inputincommandargument"); exit(1); } intefd; if((efd=eventfd(0,EFD_NONBLOCK))==-1) handle_error("eventfdfailed"); switch(fork()){ case0: for(j=1;j<argc;j++){ printf("Childwriting%stoefd\n",argv[j]); u=strtoull(argv[j],NULL,0);/*analogeslyatoi*/ s=write(efd,&u,sizeof(uint64_t));/*appendutocounter*/ if(s!=sizeof(uint64_t)) handle_error("writeefdfailed"); } printf("childcompletedwriteloop\n"); exit(0); default: sleep(2); printf("parentabouttoread\n"); s=read(efd,&u,sizeof(uint64_t)); if(s!=sizeof(uint64_t)){ if(errno=EAGAIN){ printf("Parentreadvalue%d\n",s); return1; } handle_error("parentreadfailed"); } printf("parentread%d,%llu(0x%llx)fromefd\n", s,(unsignedlonglong)u,(unsignedlonglong)u); exit(0); case-1: handle_error("fork"); } return0; } #include<sys/eventfd.h> #include<unistd.h> #include<stdio.h> #include<stdint.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #definehandle_error(msg)\ do{perror(msg);exit(1);}while(0) intmain(intargc,char**argv){ uint64_tu; ssize_ts;5intj; if(argc<2){ fprintf(stderr,"inputincommandargument"); exit(1); } intefd; if((efd=eventfd(0,EFD_NONBLOCK))==-1) handle_error("eventfdfailed"); switch(fork()){ case0: for(j=1;j<argc;j++){ printf("Childwriting%stoefd\n",argv[j]); u=strtoull(argv[j],NULL,0);/*analogeslyatoi*/ s=write(efd,&u,sizeof(uint64_t));/*appendutocounter*/ if(s!=sizeof(uint64_t)) handle_error("writeefdfailed"); } printf("childcompletedwriteloop\n"); exit(0); default: sleep(2); printf("parentabouttoread\n"); s=read(efd,&u,sizeof(uint64_t)); if(s!=sizeof(uint64_t)){ if(errno=EAGAIN){ printf("Parentreadvalue%d\n",s); return1; } handle_error("parentreadfailed"); } printf("parentread%d,%llu(0x%llx)fromefd\n", s,(unsignedlonglong)u,(unsignedlonglong)u); exit(0); case-1: handle_error("fork"); } return0; }
以上所述是小编给大家介绍的Linux新的APIsignalfd、timerfd、eventfd使用说明,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对毛票票网站的支持!