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：

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：

[code=language-cpp]#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

[code=language-cpp]#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。

[code=language-cpp]//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：

[code=language-cpp]#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

[code=plain]#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;
}