Linux文件描述符定时器：timerfd系列接口

timerfd 是 Linux 内核 2.6.25 引入的文件描述符式定时器，把定时事件封装为文件描述符的可读事件，可无缝接入 select/poll/epoll 等 IO 多路复用框架，是异步程序（如网络服务）中处理定时任务的常用方案。

timerfd 只有 3 个核心接口，配合 close/read 即可完成所有操作。

1.核心接口

1.1.timerfd_create：创建定时器文件描述符

#include <sys/timerfd.h>
int timerfd_create(int clockid, int flags);

clockid：选择计时时钟类型

CLOCK_REALTIME：系统实时时钟（会被系统时间修改影响）
CLOCK_MONOTONIC：单调递增时钟（不受系统时间修改影响）

flags：扩展标志

TFD_NONBLOCK：将 fd 设置为非阻塞模式
TFD_CLOEXEC：进程执行 exec 时自动关闭该 fd

返回值：成功返回定时器 fd，失败返回 -1（设置 errno）

1.2. timerfd_settime：设置 / 启动定时器

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

fd：timerfd_create 返回的定时器 fd。

flags：控制超时时间的解析方式。

0：new_value 中的时间是相对时间（从调用时刻开始计算）
TFD_TIMER_ABSTIME：new_value 中的时间是绝对时间（基于 clockid 对应的时钟）

new_value：定时器超时参数（struct itimerspec 结构）

struct itimerspec {
    struct timespec it_value;    首次超时时间（必须设置，0 表示停止定时器）
    struct timespec it_interval; 周期性超时时间（0 表示只触发一次）
};
struct timespec {
    time_t tv_sec;  秒
    long   tv_nsec; 纳秒（0~999999999）
};

old_value：传出参数，保存定时器的旧配置（不需要则传 NULL）

返回值：成功返回 0，失败返回 -1

1.3. timerfd_gettime：获取定时器剩余时间

int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curr_value);

curr_value：传出参数，保存当前定时器的剩余时间（it_value 是剩余时间，it_interval 是周期时间）。

返回值：成功返回 0，失败返回 -1。

2.事件处理-读取溢出次数

当定时器触发时，对应的 fd 会变为可读状态，此时调用 read 可以获取超时溢出次数（即定时器触发但未被处理的次数）：

uint64_t overrun;
ssize_t ret = read(fd, &overrun, sizeof(overrun));

read 返回值为 8（因为 uint64_t 占 8 字节），overrun 是溢出次数（正常触发时为 1，若程序处理不及时可能大于 1）。

若 fd 被设为非阻塞模式，未触发时 read 会返回 -1 且 errno=EAGAIN。

3.用 epoll 同时监听网络连接和 timerfd 定时任务

#include <sys/epoll.h>
#include <sys/timerfd.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

#define MAX_EVENTS 10

int main() {
    // 1. 创建 timerfd
    int tfd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, TFD_NONBLOCK | TFD_CLOEXEC);
    if (tfd == -1) { perror("timerfd_create"); return 1; }

    // 2. 设置定时器：1秒后首次触发，之后每3秒触发一次
    struct itimerspec its = {
        .it_value = {.tv_sec = 1, .tv_nsec = 0},    // 首次超时
        .it_interval = {.tv_sec = 3, .tv_nsec = 0}  // 周期超时
    };
    if (timerfd_settime(tfd, 0, &its, NULL) == -1) {
        perror("timerfd_settime"); return 1;
    }

    // 3. 创建 epoll 实例，添加 timerfd 到 epoll 监听
    int epollfd = epoll_create1(0);
    struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];
    ev.events = EPOLLIN;  // 监听可读事件
    ev.data.fd = tfd;
    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, tfd, &ev);

    // 4. 事件循环
    while (1) {
        int nfds = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENTS, -1);
        for (int i = 0; i < nfds; i++) {
            if (events[i].data.fd == tfd) {
                // 处理定时事件：读取溢出次数
                uint64_t overrun;
                read(tfd, &overrun, sizeof(overrun));
                printf("定时器触发，溢出次数：%lu\n", overrun);
            }
            // 可在此处添加网络fd的处理逻辑
        }
    }

    // 5. 清理资源（实际中需在退出时调用）
    close(tfd);
    close(epollfd);
    return 0;
}