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Linux 新的API signalfd、timerfd、eventfd使用说明

满小茂
 满小茂
发布于 2016/05/21 23:50
字数 1221
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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:

signalfd: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。

timerfd: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。

eventfd:实现了线程之间事件通知的方式,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:

#include <sys/signalfd.h>  
int signalfd(int fd, const sigset_t *mask, int flags);  

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

timerfd涉及的API

    

#include <sys/timerfd.h>  
int timerfd_create(int clockid, int flags);  
int timerfd_settime(int fd, int flags,  
                    const struct itimerspec *new_value,  
                    struct itimerspec *old_value);  
int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *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:  
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 */  
};  

 

eventfd涉及API:

#include <sys/eventfd.h>  
int eventfd(unsigned int initval, int flags);  

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:

EFD_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。

EFD_CLOEXEC 我的理解是,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。

write 将缓冲区写入的8字节整形值加到内核计数器上。

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。

poll select epoll

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。 
 

eventfd例子

#include <sys/eventfd.h>
 #include <unistd.h>
 #include <stdio.h>
 #include <stdint.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <errno.h>
 
#define handle_error(msg) \
    do { perror(msg); exit(1); } while (0)

int main( int argc, char **argv )
{
     uint64_t u;
     ssize_t s;5     int j;
     if ( argc < 2 ) {
        fprintf(stderr, "input <num> in command argument");
         exit(1);
     }
 
     int efd;
     if ( (efd = eventfd(0, EFD_NONBLOCK)) == -1 )
             handle_error("eventfd failed");
 
 
     switch (fork()) {
         case 0:
             for( j = 1; j < argc; j ++ ) {
                 printf("Child writing %s to efd\n", argv[j] );
             
                 u = strtoull(argv[j], NULL, 0);  /* analogesly atoi */
                 s = write(efd, &u, sizeof(uint64_t)); /* append u to counter */                     if ( s != sizeof(uint64_t) )
                     handle_error("write efd failed");
 
             }
             printf("child completed write loop\n");
 
             exit(0);
         default:
             sleep (2);
             
             printf("parent about to read\n");
             s = read(efd, &u, sizeof(uint64_t));
             if ( s != sizeof(uint64_t) ) {
                 if (errno = EAGAIN) {
                     printf("Parent read value %d\n", s);
                     return 1;
                 }
                 handle_error("parent read failed");
             }
             printf("parent read %d , %llu (0x%llx) from efd\n", 
                     s, (unsigned long long)u, (unsigned long long) u);
             exit(0);
 
         case -1:
             handle_error("fork ");
     }
     return 0;
}

 

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