timerfd_gettime

ИМЯ

timerfd_create, timerfd_settime, timerfd_gettime - таймеры, уведомляющие через файловые дескрипторы

СИНТАКСИС

#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 *_Nullable old_value);
int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curr_value);

Эти системные вызовы создают и работают с таймером, доставляя уведомления о срабатывании через файловый дескриптор. Они предоставляют альтернативу setitimer(2) или timer_create(2); их преимущество в том, что за файловым дескриптором можно следить с помощью select(2), poll(2) и epoll(7).

Использование данных трёх системных вызовов аналогично timer_create(2), timer_settime(2) и timer_gettime(2) (аналога timer_getoverrun(2) нет, так как его возможности предоставляет read(2) как описано ниже).

timerfd_create()

Вызов timerfd_create() создаёт новый объект таймера и возвращает файловый дескриптор, который ссылается на этот таймер. В аргументе clockid задаются часы, которые используются для хода таймера; значением должно быть одно из следующих:

CLOCK_REALTIME: Настраиваемые системные часы реального времени.

CLOCK_MONOTONIC: Ненастраиваемые, постоянно идущие вперёд часы, отсчитывающие время с некоторой неопределённой точки в прошлом, которая не изменяется с момент запуска системы.

CLOCK_BOOTTIME (начиная с Linux 3.15): Подобно CLOCK_MONOTONIC, представляет монотонно растущие часы. Однако, если часы CLOCK_MONOTONIC не отсчитывают время когда система находится в состоянии ожидания (suspended), а часы CLOCK_BOOTTIME учитывают время в таком состоянии системы. Это полезно приложениям, которым необходимо учитывать состояние ожидания. CLOCK_REALTIME не подходят для таких приложений, так как эти часы подвержены скачкообразным изменениям системных часов.

CLOCK_REALTIME_ALARM (начиная с Linux 3.11): Эти часы подобны CLOCK_REALTIME, но разбудят систему, если она находится с состоянии ожидания. Для установки таймера по этим часам вызывающий должен иметь мандат CAP_WAKE_ALARM.

CLOCK_BOOTTIME_ALARM (начиная с Linux 3.11): Эти часы подобны CLOCK_BOOTTIME, но разбудят систему, если она находится с состоянии ожидания. Для установки таймера по этим часам вызывающий должен иметь мандат CAP_WAKE_ALARM.

See clock_getres(2) for some further details on the above clocks.

Текущее значение каждого из этих часов можно получить с помощью clock_gettime(2).

Начиная с Linux 2.6.27, для изменения поведения timerfd_create() можно использовать следующие значения flags (через OR):

TFD_NONBLOCK: Устанавливает флаг состояния файла O_NONBLOCK для нового открытого файлового описания (смотрите open(2)), на которое ссылается новый файловый дескриптор. Использование данного флага делает ненужными дополнительные вызовы fcntl(2) для достижения того же результата.

TFD_CLOEXEC: Устанавливает флаг close-on-exec ( FD_CLOEXEC) для нового открытого файлового дескриптора. Смотрите описание флага O_CLOEXEC в open(2) для того, чтобы узнать как это может пригодиться.

До Linux 2.6.26 включительно аргумент flags должен быть равен нулю.

timerfd_settime()

Вызов timerfd_settime() запускает или останавливает таймер, на который ссылается файловый дескриптор fd.

The new_value argument specifies the initial expiration and interval for the timer. The itimerspec structure used for this argument is described in itimerspec(3type).

В new_value.it_value задаётся первое срабатывание таймера, в секундах и наносекундах. Установка любого из полей new_value.it_value в ненулевое значение включает таймер. Установка обоих полей new_value.it_value в ноль выключает таймер.

Установка одного или обоих полей new_value.it_interval в ненулевое значение задаёт период, в секундах и наносекундах, периодического срабатывания таймера после первого срабатывания. Если оба поля new_value.it_interval равны нулю, то таймер срабатывает только один раз, во время, указанное в new_value.it_value.

По умолчанию, начальное время срабатывания, задаваемое в new_value, считается относительно текущего времени часов таймера на момент вызова (т. е., в new_value.it_value задаётся время относительно текущего значения часов, заданных в clockid). Использование абсолютной задержки можно включить через аргумент flags.

Аргумент flags является битовой маской, которая может включать следующие значения:

TFD_TIMER_ABSTIME: Считать new_value.it_value абсолютным значением часов таймера. Таймер сработает, когда значение часов таймера достигнет значения, указанного в new_value.it_value.

TFD_TIMER_CANCEL_ON_SET: Если этот флаг указан вместе с TFD_TIMER_ABSTIME и часами этого таймера являются CLOCK_REALTIME или CLOCK_REALTIME_ALARM, то помечать этот таймер как отменяемый, если часы реального времени подвергнуться скачкообразному изменению ( settimeofday(2), clock_settime(2) или подобными). Когда такие изменения происходят, текущий или будущий вызова read(2) для файлового дескриптора завершается с ошибкой ECANCELED.

Если old_value не равно NULL, то это указатель на структуру itimerspec, и он будет использоваться для возврата текущих на момент вызова настроек таймера; смотрите описание timerfd_gettime() далее.

timerfd_gettime()

Вызов timerfd_gettime() возвращает в curr_value, которое указывает на структуру itimerspec, текущие настройки таймера, на который ссылается файловый дескриптор fd.

В поле it_value возвращается время до следующего срабатывания таймера. Если оба поля этой структуры равны нулю, то таймер в данный момент не запущен. Это поле всегда содержит относительное значение, независимо от того, был ли указан флаг TFD_TIMER_ABSTIME при настройке таймера.

В поле it_interval возвращается интервал таймера. Если оба поля этой структуры равны нулю, то таймер настроен на однократное срабатывание, на время, заданное в curr_value.it_value.

Работа с файловым дескриптором таймера

The file descriptor returned by timerfd_create() supports the following additional operations:

read(2): If the timer has already expired one or more times since its settings were last modified using timerfd_settime(), or since the last successful read(2), then the buffer given to read(2) returns an unsigned 8-byte integer ( uint64_t) containing the number of expirations that have occurred. (The returned value is in host byte order—that is, the native byte order for integers on the host machine.)

: Если таймер ещё не срабатывал до вызова read(2), то вызов блокирует выполнение до следующего срабатывания таймера, или завершается с ошибкой EAGAIN, если файловый дескриптор был создан неблокирующим (с помощью вызова fcntl(2) и операции F_SETFL с флагом O_NONBLOCK).

: Вызов read(2) завершается ошибкой EINVAL, если размер указанного буфера будет меньше 8 байт.

: Если используются часы CLOCK_REALTIME или CLOCK_REALTIME_ALARM, таймер является абсолютным ( TFD_TIMER_ABSTIME) и при вызове timerfd_settime() указан флаг TFD_TIMER_CANCEL_ON_SET, то read(2) завершается ошибкой ECANCELED, если часы реального времени подвергнуться скачкообразному изменению (это позволяет читающему приложению обнаружить такие скачкообразные изменения часов).

: If the associated clock is either CLOCK_REALTIME or CLOCK_REALTIME_ALARM, the timer is absolute (TFD_TIMER_ABSTIME), and the flag TFD_TIMER_CANCEL_ON_SET was not specified when calling timerfd_settime(), then a discontinuous negative change to the clock (e.g., clock_settime(2)) may cause read(2) to unblock, but return a value of 0 (i.e., no bytes read), if the clock change occurs after the time expired, but before the read(2) on the file descriptor.

poll(2), select(2) (и подобные): Файловый дескриптор доступен для чтения (в select(2) аргумент readfds; в poll(2) флаг POLLIN), если произошло одно или более срабатываний таймера.

: Файловый дескриптор также поддерживает другие мультиплексные вызовы: pselect(2), ppoll(2) и epoll(7).

ioctl(2): Поддерживается следующая команда, относящаяся к timerfd:

TFD_IOC_SET_TICKS (начиная с Linux 3.17): Корректирует количество истечений таймера, которые произошли. Аргументом является указатель на ненулевое 8-байтовое целое ( uint64_t*), содержащее новое количество истечений. После установки количества, все ожидающие таймера пробуждаются. Единственная цель данной команды — восстановить истечений для отсечки/восстановления. Данная операция доступна только, если ядро собрано с параметром CONFIG_CHECKPOINT_RESTORE.

close(2): Если файловый дескриптор больше не требуется, его нужно закрыть. Когда все файловые дескрипторы, связанные с одним объектом таймера, будут закрыты, таймер выключается и ядро освобождает его ресурсы.

_fork(2)">B8_fork(2)">Поведение при fork(2)

После fork(2) потомки наследуют копию файлового дескриптора, созданного timerfd_create(). Файловый дескриптор потомка ссылается на тот же объект таймера, что и файловый дескриптор его родителя, и операция read(2) в потомке будет возвращать информацию о срабатываниях таймера.

_execve(2)">B8_execve(2)">Поведение при execve(2)

Файловый дескриптор, созданный timerfd_create(), сохраняется при execve(2), и продолжает генерировать срабатывания таймера, если он включён.

ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ

При успешном выполнении timerfd_create() возвращает новый файловый дескриптор. При ошибке возвращается -1, и errno устанавливается в соответствующее значение.

При успешном выполнении timerfd_settime() и timerfd_gettime() возвращают 0; в случае ошибки возвращается -1, а errno устанавливается в соответствующее значение ошибки.

ОШИБКИ

Вызов timerfd_create() может завершиться со следующими ошибками:

EINVAL: The clockid is not valid.

EINVAL: Неправильное значение flags или, для Linux 2.6.26 и старее, flags не равно 0.

EMFILE: Было достигнуто ограничение по количеству открытых файловых дескрипторов на процесс.

ENFILE: Достигнуто максимальное количество открытых файлов в системе.

ENODEV: Не удалось смонтировать (внутреннее) безымянное устройство inode.

ENOMEM: Недостаточно памяти ядра для создания таймера.

EPERM: clockid was CLOCK_REALTIME_ALARM or CLOCK_BOOTTIME_ALARM but the caller did not have the CAP_WAKE_ALARM capability.

Вызовы timerfd_settime() и timerfd_gettime() могут завершаться со следующими ошибками:

EBADF: Значение fd не является правильным файловым дескриптором.

EFAULT: Некорректный указатель new_value, old_value или curr_value.

EINVAL: Значение fd не является правильным файловым дескриптором timerfd.

Вызов timerfd_settime() также может завершиться со следующими ошибками:

ECANCELED: Смотрите ЗАМЕЧАНИЯ.

EINVAL: Значение new_value некорректно инициализировано (одно из tv_nsec вне диапазона от 0 до 999999999).

EINVAL: Значение flags неверно.

ВЕРСИИ

These system calls are available since Linux 2.6.25. Library support is provided since glibc 2.8.

СТАНДАРТЫ

Данные системные вызовы есть только в Linux.

ЗАМЕЧАНИЯ

Suppose the following scenario for CLOCK_REALTIME or CLOCK_REALTIME_ALARM timer that was created with timerfd_create():

(1): The timer has been started (timerfd_settime()) with the TFD_TIMER_ABSTIME and TFD_TIMER_CANCEL_ON_SET flags;

(2): A discontinuous change (e.g., settimeofday(2)) is subsequently made to the CLOCK_REALTIME clock; and

(3): the caller once more calls timerfd_settime() to rearm the timer (without first doing a read(2) on the file descriptor).

In this case the following occurs:

•: The timerfd_settime() returns -1 with errno set to ECANCELED. (This enables the caller to know that the previous timer was affected by a discontinuous change to the clock.)

•: The timer is successfully rearmed with the settings provided in the second timerfd_settime() call. (This was probably an implementation accident, but won't be fixed now, in case there are applications that depend on this behaviour.)

ДЕФЕКТЫ

В настоящее время timerfd_create() поддерживает только несколько типов идентификаторов часов, поддерживаемых timer_create(2).

ПРИМЕРЫ

Следующая программа создаёт таймер и затем следит за его работой. Программа получает до трёх аргументов из командной строки. В первом аргументе задаётся количество секунд до первого срабатывания таймера. Во втором аргументе задаётся интервал таймера в секундах. В третьем аргументе задаётся сколько программа должна позволить сработать таймеру до завершения. Второй и третий аргументы необязательны.

Следующий сеанс работы в оболочке показывает работу с программой:

$  a.out 3 1 100
0.000: timer started
3.000: read: 1; total=1
4.000: read: 1; total=2
^Z                  # type control-Z to suspend the program
[1]+  Stopped                 ./timerfd3_demo 3 1 100
$  fg                # Resume execution after a few seconds
a.out 3 1 100
9.660: read: 5; total=7
10.000: read: 1; total=8
11.000: read: 1; total=9
^C                  # type control-C to suspend the program

Исходный код программы

#include <err.h>
#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/timerfd.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

static void
print_elapsed_time(void)
{
    int                     secs, nsecs;
    static int              first_call = 1;
    struct timespec         curr;
    static struct timespec  start;

    if (first_call) {
        first_call = 0;
        if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start) == -1)
            err(EXIT_FAILURE, "clock_gettime");
    }

    if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &curr) == -1)
        err(EXIT_FAILURE, "clock_gettime");

    secs = curr.tv_sec - start.tv_sec;
    nsecs = curr.tv_nsec - start.tv_nsec;
    if (nsecs < 0) {
        secs--;
        nsecs += 1000000000;
    }
    printf("%d.%03d: ", secs, (nsecs + 500000) / 1000000);
}

int
main(int argc, char *argv[])
{
    int                fd;
    ssize_t            s;
    uint64_t           exp, tot_exp, max_exp;
    struct timespec    now;
    struct itimerspec  new_value;

    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)
        err(EXIT_FAILURE, "clock_gettime");

    /* Создаём абсолютный таймер CLOCK_REALTIME с начальным
       срабатыванием и интервалом, заданными из командной строки. */

    new_value.it_value.tv_sec = now.tv_sec + atoi(argv[1]);
    new_value.it_value.tv_nsec = now.tv_nsec;
    if (argc == 2) {
        new_value.it_interval.tv_sec = 0;
        max_exp = 1;
    } else {
        new_value.it_interval.tv_sec = atoi(argv[2]);
        max_exp = atoi(argv[3]);
    }
    new_value.it_interval.tv_nsec = 0;

    fd = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, 0);
    if (fd == -1)
        err(EXIT_FAILURE, "timerfd_create");

    if (timerfd_settime(fd, TFD_TIMER_ABSTIME, &new_value, NULL) == -1)
        err(EXIT_FAILURE, "timerfd_settime");

    print_elapsed_time();
    printf("таймер запущен\n");

    for (tot_exp = 0; tot_exp < max_exp;) {
        s = read(fd, &exp, sizeof(uint64_t));
        if (s != sizeof(uint64_t))
            err(EXIT_FAILURE, "read");

        tot_exp += exp;
        print_elapsed_time();
        printf("read: %" PRIu64 "; total=%" PRIu64 "\n", exp, tot_exp);
    }

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

СМ. ТАКЖЕ

eventfd(2), poll(2), read(2), select(2), setitimer(2), signalfd(2), timer_create(2), timer_gettime(2), timer_settime(2), timespec(3), epoll(7), time(7)

ПЕРЕВОД

Русский перевод этой страницы руководства был сделан Azamat Hackimov <[email protected]>, Dmitry Bolkhovskikh <[email protected]>, Yuri Kozlov <[email protected]> и Иван Павлов <[email protected]>

Этот перевод является бесплатной документацией; прочитайте Стандартную общественную лицензию GNU версии 3 или более позднюю, чтобы узнать об условиях авторского права. Мы не несем НИКАКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ.

Если вы обнаружите ошибки в переводе этой страницы руководства, пожалуйста, отправьте электронное письмо на [email protected]

5 февраля 2023 г.

Linux man-pages 6.03