linux手册翻译——timerfd_create(2)

timerfd_create, timerfd_settime, timerfd_gettime - timers that notify via file descriptors

这些系统调用创建并 *** 作一个计时器，计时器通过文件描述符来通知计时到期，这样就可以通过 select(2)、poll(2) 和 epoll(7) 监视文件描述符从而监听计时器。

这三个系统调用的使用类似于 timer_create(2)、timer_settime(2) 和 timer_gettime(2) 。 （没有与timer_getoverrun(2) 类似的系统调用，因为该功能由 read(2) 提供，如下所述。）

int timerfd_create(int clockid, int flags)

timerfd_create() 创建一个新的计时器对象，并返回引用该计时器的文件描述符。 clockid 参数指定使用那种类型的时钟(clock)来实现计时器(timer)，并且必须是以下之一：

有关上述时钟的更多详细信息，请参阅clock_getres(2)。

可以使用clock_gettime(2) 获取每个时钟的当前值。

从 Linux 2.6.27 开始，可以在标志中对以下值进行按位 OR 运算以更改 timerfd_create() 的行为：

在 2.6.26 及包括 2.6.26 的 Linux 版本中，标志必须指定为零。

int timerfd_settime(int fd, int flags, const struct itimerspec *new_value, struct itimerspec *old_value)

timerfd_settime() arms (starts) or disarms (stops) the timer referred to by the file descriptor fd.

new_value 参数指定计时器的初始到期时间和到期间隔（换句话说，计时器开始执行后，将会在到达初始到期时间时报告一次，此后每过一个到期间隔就会报告一次）。 用于此参数的 itimerspec 结构包含两个字段，每个字段又是一个 timespec 类型的结构：

new_value.it_value 指定计时器的初始到期时间，以秒和纳秒为单位。 将 new_value.it_value 的任一字段设置为非零值，即可启动计时器。 将 new_value.it_value 的两个字段都设置为零会解除定时器。

将 new_value.it_interval 的一个或两个字段设置为非零值指定初始到期后重复计时器到期的时间段（以秒和纳秒为单位）。 如果 new_value.it_interval 的两个字段都为零，则计时器仅在 new_value.it_value 指定的时间到期一次。

如果将 new_value 设置为(10S，2S)，即表示，计时器启动后，将会在10S后报告一次，然后每隔2S报告一次；

如果将 new_value 设置为(10S，0S)，即表示，计时器启动后，将会在10S后报告一次，然后就不再报告了；

如果将 new_value 修改为(0S，0S)，即表示，停止计时。

默认情况下， new_value 中指定的初始到期时间是相对于调用时计时器时钟上的当前时间的（即，new_value.it_value 是相对于 clockid 指定的时钟的当前值设置的）。 可以通过 flags 参数指定使用绝对时间。

flags 参数是一个位掩码，可以包含以下值：

如果 old_value 参数不为 NULL，则它指向的 itimerspec 结构用于返回调用时当前计时器的设置； 请参阅下面的 timerfd_gettime() 说明。

int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curr_value)

timerfd_gettime() 在 curr_value 中返回一个 itimerspec 结构，该结构包含文件描述符 fd 所引用的计时器的当前设置。

it_value 字段返回计时器下一次到期之前的时间量。 如果此结构的两个字段都为零，则定时器当前已解除。 无论在设置计时器时是否指定了 TFD_TIMER_ABSTIME 标志，该字段始终包含一个相对值。

it_interval 字段返回定时器的间隔。 如果此结构的两个字段都为零，则计时器设置为仅在 curr_value.it_value 指定的时间到期一次。

timerfd_create() 返回的文件描述符支持以下附加 *** 作：

在 fork(2) 之后，子进程继承了 timerfd_create() 创建的文件描述符的副本。 文件描述符引用与父级中相应文件描述符相同的底层计时器对象，子级中的 read(2) 将返回有关计时器到期的信息。

A file descriptor created by timerfd_create() is preserved across execve(2), and continues to generate timer expirations if the timer was armed.

成功时， timerfd_create() 返回一个新的文件描述符。 出错时，返回 -1 并设置 errno 以指示错误。

timerfd_settime() 和 timerfd_gettime() 成功返回 0； 出错时返回 -1，并设置 errno 以指示错误。

timerfd_create() can fail with the following errors:

timerfd_settime() and timerfd_gettime() can fail with the following errors:

timerfd_settime() can also fail with the following errors:

These system calls are available on Linux since kernel 2.6.25.

Library support is provided by glibc since version 2.8.

These system calls are Linux-specific.

假设在使用 timerfd_create() 创建的 CLOCK_REALTIME 或 CLOCK_REALTIME_ALARM 计时器时，发生以下场景：

在这种情况下，会发生以下情况：

目前，timerfd_create() 支持的时钟 ID 类型少于 timer_create(2)。

以下程序创建一个 基于实时时钟的绝对时间 的计时器，然后监控其进度。 该程序最多接受三个命令行参数。 第一个参数指定计时器初始到期的秒数。 第二个参数指定计时器的间隔，以秒为单位。 第三个参数指定程序在终止前应允许计时器到期的次数。 第二个和第三个命令行参数是可选的。

以下 shell 会话演示了该程序的使用：

Linux进程调度

1．调度方式

Linux系统的调度方式基本上采用“ 抢占式优先级 ”方式，当进程在用户模式下运行时，不管它是否自愿，核心在一定条件下（如该进程的时间片用完或等待I/O）可以暂时中止其运行，而调度其他进程运行。一旦进程切换到内核模式下运行时，就不受以上限制，而一直运行下去，仅在重新回到用户模式之前才会发生进程调度。

Linux系统中的调度基本上继承了UNIX系统的 以优先级为基础 的调度。也就是说，核心为系统中每个进程计算出一个优先级，该优先级反映了一个进程获得CPU使用权的资格，即高优先级的进程优先得到运行。核心从进程就绪队列中挑选一个优先级最高的进程，为其分配一个CPU时间片，令其投入运行。在运行过程中，当前进程的优先级随时间递减，这样就实现了“负反馈”作用，即经过一段时间之后，原来级别较低的进程就相对“提升”了级别，从而有机会得到运行。当所有进程的优先级都变为0（最低）时，就重新计算一次所有进程的优先级。

2．调度策略

Linux系统针对不同类别的进程提供了3种不同的调度策略，即SCHED_FIFO、SCHED_RR及SCHED_OTHER。其中，SCHED_FIFO适合于 短实时进程 ，它们对时间性要求比较强，而每次运行所需的时间比较短。一旦这种进程被调度且开始运行，就一直运行到自愿让出CPU或被优先级更高的进程抢占其执行权为止。

SCHED_RR对应“时间片轮转法”，适合于每次运行需要 较长时间的实时进程 。一个运行进程分配一个时间片（200 ms），当时间片用完后，CPU被另外进程抢占，而该进程被送回相同优先级队列的末尾，核心动态调整用户态进程的优先级。这样，一个进程从创建到完成任务后终止，需要经历多次反馈循环。当进程再次被调度运行时，它就从上次断点处开始继续执行。

SCHED_OTHER是传统的UNIX调度策略，适合于交互式的 分时进程 。这类进程的优先级取决于两个因素：一个是进程剩余时间配额，如果进程用完了配给的时间，则相应优先级降到0；另一个是进程的优先数nice，这是从UNIX系统沿袭下来的方法，优先数越小，其优先级越高。nice的取值范围是-20 19。用户可以利用nice命令设定进程的nice值。但一般用户只能设定正值，从而主动降低其优先级；只有特权用户才能把nice的值设置为负数。进程的优先级就是以上二者之和。

后台命令对应后台进程（又称后台作业）。后台进程的优先级低于任何交互（前台）进程的优先级。所以，只有当系统中当前不存在可运行的交互进程时，才调度后台进程运行。后台进程往往按批处理方式调度运行。

3．调度时机

核心进行进程调度的时机有以下5种情况：

（1）当前进程调用系统调用nanosleep( )或者pause( )，使自己进入睡眠状态，主动让出一段时间的CPU的使用权。

（2）进程终止，永久地放弃对CPU的使用。

（3）在时钟中断处理程序执行过程中，发现当前进程连续运行的时间过长。

（4）当唤醒一个睡眠进程时，发现被唤醒的进程比当前进程更有资格运行。

（5）一个进程通过执行系统调用来改变调度策略或者降低自身的优先级（如nice命令），从而引起立即调度。

4．调度算法

进程调度的算法应该比较简单，以便减少频繁调度时的系统开销。Linux执行进程调度时，首先查找所有在就绪队列中的进程，从中选出优先级最高且在内存的一个进程。如果队列中有实时进程，那么实时进程将优先运行。如果最需要运行的进程不是当前进程，那么当前进程就被挂起，并且保存它的现场—— 所涉及的一切机器状态，包括程序计数器和CPU寄存器等，然后为选中的进程恢复运行现场。

（二）Linux常用调度命令

· nohup命令

nohup命令的功能是以忽略挂起和退出的方式执行指定的命令。其命令格式是：

nohup　command　［arguments］

其中，command是所要执行的命令，arguments是指定命令的参数。

nohup命令告诉系统，command所代表的命令在执行过程中不受任何结束运行的信号（hangup和quit）的影响。例如，

$ nohup find / -name exam.txt -print>f1 &

find命令在后台运行。在用户注销后，它会继续运行：从根目录开始，查找名字是exam.txt的文件，结果被定向到文件f1中。

如果用户没有对输出进行重定向，则输出被附加到当前目录的nohup.out文件中。如果用户在当前目录中不具备写权限，则输出被定向到$HOME/nohup.out 中。

· at命令

at命令允许指定命令执行的时间。at命令的常用形式是：

at　time　command

其中，time是指定命令command在将来执行时的时间和日期。时间的指定方法有多种，用户可以使用绝对时间，也可以用相对时间。该指定命令将以作业形式在后台运行。例如：

$ at 15:00 Oct 20

回车后进入接收方式，接着键入以下命令：

mail -s "Happy Birthday!" liuzheny

按下D键，屏幕显示：

job 862960800.a at Wed Oct 20 15:00:00 CST 1999

$

表明建立了一个作业，其作业ID号是862960800.a，运行作业的时间是1999年10月20日下午3:00，给liuzheny发一条标题为“Happy Birthday！”（生日快乐）的空白邮件。

利用 at　-l 可以列出当前at队列中所有的作业。

利用 at　-r 可以删除指定的作业。这些作业以前由at或batch命令调度。例如，

at　-r　862960797.a

将删除作业ID号是862960797.a的作业。其一般使用形式是：

at　-r　job_id

注意，结尾是.a的作业ID号，表示这个作业是由at命令提交的；结尾是.b的作业ID号，表示这个作业是由batch命令提交的。

· batch命令

batch命令不带任何参数，它提交的作业的优先级比at命令提交的作业的优先级低。batch无法指定作业运行的时间。实际运行时间要看系统中已经提交的作业数量。如果系统中优先级较高的作业比较多，那么，batch提交的作业则需要等待；如果系统空闲，则运行batch提交的作业。例如，

$ batch

回车后进入接收方式，接着键入命令：

find / -name exam.txt -print

按下D。退出接收方式，屏幕显示：

job 862961540.b at Thu Nov 18 14:30:00 CST 1999

表示find命令被batch作为一个作业提交给系统，作业ID号是862961540.b。如果系统当前空闲，这个作业被立即执行，其结果同样作为邮件发送给用户。

· jobs命令

jobs命令用来显示当前shell下正在运行哪些作业（即后台作业）。例如：

$ jobs

[2] + Running tar tv3 *&

[1] - Running find / -name README -print >logfile &

$

其中，第一列方括号中的数字表示作业序号，它是由当前运行的shell分配的，而不是由 *** 作系统统一分配的。在当前shell环境下，第一个后台作业的作业号为1，第二个作业的作业号为2，等等。

第二列中的“ ”号表示相应作业的优先级比“－”号对应作业的优先级高。

第三列表明作业状态，是否为运行、中断、等待输入或停止等。

最后列出的是创建当前这个作业所对应的命令行。

利用 jobs　-l 形式，可以在作业号后显示出相应进程的PID。如果想只显示相应进程的PID，不显示其它信息，则使用 jobs　-p 形式。

· fg命令

fg命令把指定的后台作业移到前台。其使用格式是：

fg [job…]

其中，参数job是一个或多个进程的PID，或者是命令名称或者作业号（前面要带有一个“%”号）。例如：

$ jobs

[2] + Running tar tv3 *&

[1] - Running find / -name README -print >logfile&

$ fg %find

find / -name README -print >logfile

注意，显示的命令行末尾没有“&”符号。下面命令能产生同样的效果：

$ fg %1

这样，find命令对应的进程就在前台执行。当后台只有一个作业时，键入不带参数的fg命令，就能使相应进程移到前台。当有两个或更多的后台作业时，键入不带参数的fg，就把最后进入后台的进程首先移到前台。

· bg命令

bg命令可以把前台进程换到后台执行。其使用格式是：

bg [job…]

其中，job是一个或多个进程的PID、命令名称或者作业号，在参数前要带“%”号。例如，在cc（C编译命令）命令执行过程中，按下Z键，使这个作业挂起。然后键入以下命令：

$ bg %cc

该挂起的作业在后台重新开始执行。

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