eventfd 案例

时间: 2023-02-11 19:27:26 浏览: 100

Linux 新的API signalfd、timerfd、eventfd使用说明

### Linux 新的API signalfd、timerfd、eventfd 使用说明 #### 一、引言随着Linux系统的发展，为了更好地支持并发编程和系统资源管理，内核不断引入新的特性来增强性能和灵活性。其中，signalfd、timerfd、eventfd 这三个新的文件描述符（File Descriptor, FD）机制就是这样的例子。这些机制提供了更高效的信号处理、定时器管理和进程间通信方式。本文将详细介绍这三个机制的原理和使用方法。 #### 二、Signalfd **2.1 概念** 传统的信号处理方式通常是通过注册信号处理函数来实现，但这种方式存在几个问题：由于信号是异步发生的，因此在处理信号时可能会遇到数据并发访问的问题；信号处理函数通常无法被中断，这限制了程序的灵活性。Signalfd 解决了这些问题，它提供了一种新的信号处理机制，将信号抽象成文件描述符。这意味着可以通过 `read` 文件描述符的方式来检测是否有信号发生，从而能够将信号的监听加入到 `select`、`poll` 或 `epoll` 等 I/O 多路复用机制中。 **2.2 使用** 要使用 signalfd，首先需要包含 `<sys/signalfd.h>` 头文件。接下来，可以通过调用 `signalfd` 函数来创建一个新的 signalfd 文件描述符。函数原型如下： ```c int signalfd(int fd, const sigset_t *mask, int flags); ``` - **参数**： - `fd`: 如果为 `-1`，则会创建一个新的 signalfd；如果为已存在的文件描述符，则表示修改该 signalfd 所关联的信号。 - `mask`: 信号集，指定希望监听哪些信号。 - `flags`: 可选标志，如 `SFD_NONBLOCK` 表示非阻塞模式，`SFD_CLOEXEC` 表示在执行子进程时自动关闭该文件描述符。 - **返回值**：成功返回一个有效的文件描述符，失败返回 `-1`。 **2.3 示例代码** 下面是一个简单的 signalfd 使用示例： ```c #include <sys/signalfd.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #define handle_error(msg) \ do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0) int main(int argc, char *argv[]) { sigset_t mask; int sfd; struct signalfd_siginfo fdsi; ssize_t s; // 设置信号掩码 sigemptyset(&mask); sigaddset(&mask, SIGINT); sigaddset(&mask, SIGQUIT); if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL) == -1) handle_error("sigprocmask"); // 创建 signalfd sfd = signalfd(-1, &mask, 0); if (sfd == -1) handle_error("signalfd"); // 主循环 for (;;) { s = read(sfd, &fdsi, sizeof(struct signalfd_siginfo)); if (s != sizeof(struct signalfd_siginfo)) handle_error("read"); if (fdsi.ssi_signo == SIGINT) { printf("Got SIGINT\n"); } else if (fdsi.ssi_signo == SIGQUIT) { printf("Got SIGQUIT\n"); exit(EXIT_SUCCESS); } else { printf("Read unexpected signal\n"); } } return 0; } ``` #### 三、Timerfd **3.1 概念** Timerfd 提供了一个高效的定时器实现方案，同样将定时器的功能抽象成文件描述符。与传统的定时器相比，使用 timerfd 可以更加灵活地控制定时器的行为，例如可以在定时器触发时通过 `read` 文件描述符来获取触发信息。这使得 timerfd 可以方便地集成到 I/O 多路复用模型中。 **3.2 使用** 要使用 timerfd，需要包含 `<sys/timerfd.h>` 头文件，并调用 `timerfd_create` 函数来创建一个新的 timerfd 文件描述符。函数原型如下： ```c int timerfd_create(int clockid, int flags); ``` - **参数**： - `clockid`: 定时器使用的时钟源，如 `CLOCK_REALTIME`、`CLOCK_MONOTONIC` 等。 - `flags`: 可选标志，如 `TFD_NONBLOCK` 表示非阻塞模式，`TFD_CLOEXEC` 表示在执行子进程时自动关闭该文件描述符。 - **返回值**：成功返回一个有效的文件描述符，失败返回 `-1`。 **3.3 示例代码** 下面是一个简单的 timerfd 使用示例： ```c #include <sys/timerfd.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <fcntl.h> #include <time.h> #include <errno.h> #include <assert.h> #define handle_error(msg) \ do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0) int main() { int fd; uint64_t val; // 创建 timerfd fd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, TFD_NONBLOCK | TFD_CLOEXEC); if (fd == -1) { handle_error("timerfd_create"); } // 设置定时器 struct itimerspec new_value; memset(&new_value, 0, sizeof(new_value)); new_value.it_value.tv_sec = 5; // 定时器间隔时间 if (timerfd_settime(fd, 0, &new_value, NULL) == -1) { handle_error("timerfd_settime"); } // 主循环 for (;;) { ssize_t s = read(fd, &val, sizeof(val)); if (s != sizeof(val)) { handle_error("read"); } printf("Timer triggered, value is %llu\n", (unsigned long long)val); } return 0; } ``` #### 四、Eventfd **4.1 概念** Eventfd 是一种用于进程间通信的新机制，它可以用来在进程间发送事件通知。与传统的信号量或管道不同，eventfd 的实现更为高效且简单。Eventfd 的缓冲区大小固定为 `sizeof(uint64_t)`，可以通过 `write` 来递增这个计数器，通过 `read` 来读取并清零计数器。 **4.2 使用** 要使用 eventfd，需要包含 `<sys/eventfd.h>` 头文件，并调用 `eventfd` 函数来创建一个新的 eventfd 文件描述符。函数原型如下： ```c unsigned int eventfd(unsigned int initval, unsigned int flags); ``` - **参数**： - `initval`: 初始值，默认为 `0`。 - `flags`: 可选标志，如 `EFD_NONBLOCK` 表示非阻塞模式，`EFD_CLOEXEC` 表示在执行子进程时自动关闭该文件描述符。 - **返回值**：成功返回一个有效的文件描述符，失败返回 `-1`。 **4.3 示例代码** 下面是一个简单的 eventfd 使用示例： ```c #include <sys/eventfd.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #define handle_error(msg) \ do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0) int main() { int efd; uint64_t val; // 创建 eventfd efd = eventfd(0, EFD_NONBLOCK | EFD_CLOEXEC); if (efd == -1) { handle_error("eventfd"); } // 写入事件 val = 1; if (write(efd, &val, sizeof(val)) == -1) { handle_error("write"); } // 读取事件 if (read(efd, &val, sizeof(val)) == -1) { handle_error("read"); } printf("Event received, value is %llu\n", (unsigned long long)val); return 0; } ``` #### 五、总结通过 signalfd、timerfd 和 eventfd，Linux 提供了更高效、更灵活的方式来处理信号、实现定时器功能以及进程间通信。这些新的文件描述符机制不仅提高了系统的性能，还简化了开发者的编程工作，是现代 Linux 系统中不可或缺的一部分。

eventfd 是 Linux 内核中的一种用于在进程间同步和通信的机制。它可以用来在两个进程之间传递事件。一个进程可以往 eventfd 中写入事件，另一个进程可以读取这个事件。当事件被读取后，eventfd 中的事件数量会减少。举个例子，假设有一个生产者进程和一个消费者进程。生产者进程负责生成数据，而消费者进程负责消费数据。当生产者进程生成了新的数据时，它会往 eventfd 中写入一个事件，消费者进程每隔一段时间就会读取 eventfd 中的事件，如果事件数量不为0，就消费数据，并将事件数量减少1.

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