定时器
服务器程序通常管理着众多定时事件。因此有效组织这些定时事件，使之能在预期的时间点被触发且不影响服务器的主要逻辑，对于服务器的性能有着至关重要的影响。位置我们要将每一个定时事件封装成定时器。并使用某种容器类型的数据结构，比方链表、排序链表和时间轮将全部定时器串联起来，以实现对定时事件的统一管理。
Linux提供三种定时方法：
1.socket选项SO_RECVTIMEO和SO_SNDTIMEO。
2.SIGALRM信号
3.I/O复用系统调用的超时參数
socket选项SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEOSO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO选项分别用来设置socket接收数据超时时间和发送数据超时时间。因此这两个选项仅对数据接收和发送相关的socket专用系统调用有效。这些系统调用包含send、sendmsg、recv、recvmsg、accept和connect。
程序清单1展示了使用SO_SNDTIMEP选项来定时：
SIGALRM信号由alarm和setitimer函数设置的实时闹钟一旦超时。将触发SIGALRM信号。
因此，我们能够利用该信号的信号处理函数来处理定时任务。
可是。假设要处理多个定时任务，我们就须要不断触发SIGALRM信号，并在其信号处理函数中运行到期的任务。一般而言，SIGALRM信号依照固定频率生成，即由alarm或setitimer函数设计的定时周期T保持不变。假设某个定时任务的超时时间不是T的整数倍，那么它实际被运行的时间和预期的时间将略有偏差。
因此定时周期T反映了定时的精度。
程序清单2定义了一个定时器链表，程序清单3展示怎样使用SIGALRM信号处理非活动连接。
I/O复用系统调用Linux下的3组I/O复用系统调用都带有超时參数，因此他们不仅能允许处理信号和I/O事件。也能统一处理定时事件。
可是因为I/O复用系统可能在超时时间到期之前就返回。所以假设我们能要利用它们来定时，就须要不断更新定时參数以反映剩余的时间:
程序清单4展示了利用I/O复用系统调用定时：
高性能定时器
时间轮
基于排序链表的定时器存在一个问题：加入定时器的效率偏低。
以下我们要讨论的时间轮攻克了这个问题，一种简单的时间轮如图所看到的：
上图所看到的的时间轮，实现指针指向轮子的一个槽。
它以恒定的速度顺时转动。每转动一步就指向下一个槽。每次转动称为一个滴答。
一个滴答的时间称为时间轮的槽间隔si。它时间上就是心搏时间。该时间轮共同拥有N个槽。因此转一圈时间是N*si。每一个槽指向一跳定时器链表，每条链表上的定时器具有同样的特征：他们的定时时间差JN*si的整数倍。非常显然，对时间轮而言，要提高定时精度。就要使si值足够小；要提高运行效率。则要求N值足够大。
时间堆
前面讨论的定时方案都是以固定是频率调用心搏函数tick，并在当中一次检測到期的定时器，然后运行到期定时器上的回调函数。设计定时器的还有一种思路是：将全部定时器中超时时间最小的一个定时器的超时值作为心搏间隔。
这样，一旦心搏函数tick被调用，超时时间最小的定时器必定到期，我们就能够在tick函数中处理该定时器。
然后，再次从剩余的定时器中找出超时时间最小的一个，并将这段最小时间设置为下一次心搏间隔。时间堆就是利用最小堆来是实现上述方案。
程序清单1：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int timeout_connect( const char* ip, int port, int time )
{
int ret = 0;
struct sockaddr_in address;
bzero( &address, sizeof( address ) );
address.sin_family = AF_INET;
inet_pton( AF_INET, ip, &address.sin_addr );
address.sin_port = htons( port );
int sockfd = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
assert( sockfd >= 0 );
struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = time;
timeout.tv_usec = 0;
socklen_t len = sizeof( timeout );
ret = setsockopt( sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, &timeout, len );
assert( ret != -1 );
ret = connect( sockfd, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );
if ( ret == -1 )
{
if( errno == EINPROGRESS )
{
printf( "connecting timeout
" );
return -1;
}
printf( "error occur when connecting to server
" );
return -1;
}
return sockfd;
}
int main( int argc, char* argv[] )
{
if( argc <= 2 )
{
printf( "usage: %s ip_address port_number
", basename( argv[0] ) );
return 1;
}
const char* ip = argv[1];
int port = atoi( argv[2] );
int sockfd = timeout_connect( ip, port, 10 );
if ( sockfd < 0 )
{
return 1;
}
return 0;
}
程序清单2：
#ifndef LST_TIMER
#define LST_TIMER
#include <time.h>
#define BUFFER_SIZE 64
class util_timer;
struct client_data
{
sockaddr_in address;
int sockfd;
char buf[ BUFFER_SIZE ];
util_timer* timer;
};
class util_timer
{
public:
util_timer() : prev( NULL ), next( NULL ){}
public:
time_t expire;
void (*cb_func)( client_data* );
client_data* user_data;
util_timer* prev;
util_timer* next;
};
class sort_timer_lst
{
public:
sort_timer_lst() : head( NULL ), tail( NULL ) {}
~sort_timer_lst()
{
util_timer* tmp = head;
while( tmp )
{
head = tmp->next;
delete tmp;
tmp = head;
}
}
void add_timer( util_timer* timer )
{
if( !timer )
{
return;
}
if( !head )
{
head = tail = timer;
return;
}
if( timer->expire < head->expire )
{
timer->next = head;
head->prev = timer;
head = timer;
return;
}
add_timer( timer, head );
}
void adjust_timer( util_timer* timer )
{
if( !timer )
{
return;
}
util_timer* tmp = timer->next;
if( !tmp || ( timer->expire < tmp->expire ) )
{
return;
}
if( timer == head )
{
head = head->next;
head->prev = NULL;
timer->next = NULL;
add_timer( timer, head );
}
else
{
timer->prev->next = timer->next;
timer->next->prev = timer->prev;
add_timer( timer, timer->next );
}
}
void del_timer( util_timer* timer )
{
if( !timer )
{
return;
}
if( ( timer == head ) && ( timer == tail ) )
{
delete timer;
head = NULL;
tail = NULL;
return;
}
if( timer == head )
{
head = head->next;
head->prev = NULL;
delete timer;
return;
}
if( timer == tail )
{
tail = tail->prev;
tail->next = NULL;
delete timer;
return;
}
timer->prev->next = timer->next;
timer->next->prev = timer->prev;
delete timer;
}
void tick()
{
if( !head )
{
return;
}
printf( "timer tick
" );
time_t cur = time( NULL );
util_timer* tmp = head;
while( tmp )
{
if( cur < tmp->expire )
{
break;
}
tmp->cb_func( tmp->user_data );
head = tmp->next;
if( head )
{
head->prev = NULL;
}
delete tmp;
tmp = head;
}
}
private:
void add_timer( util_timer* timer, util_timer* lst_head )
{
util_timer* prev = lst_head;
util_timer* tmp = prev->next;
while( tmp )
{
if( timer->expire < tmp->expire )
{
prev->next = timer;
timer->next = tmp;
tmp->prev = timer;
timer->prev = prev;
break;
}
prev = tmp;
tmp = tmp->next;
}
if( !tmp )
{
prev->next = timer;
timer->prev = prev;
timer->next = NULL;
tail = timer;
}
}
private:
util_timer* head;
util_timer* tail;
};
#endif
程序清单3
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <pthread.h>
#include "lst_timer.h"
#define FD_LIMIT 65535
#define MAX_EVENT_NUMBER 1024
#define TIMESLOT 5
static int pipefd[2];
static sort_timer_lst timer_lst;
static int epollfd = 0;
int setnonblocking( int fd )
{
int old_option = fcntl( fd, F_GETFL );
int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
fcntl( fd, F_SETFL, new_option );
return old_option;
}
void addfd( int epollfd, int fd )
{
epoll_event event;
event.data.fd = fd;
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
epoll_ctl( epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event );
setnonblocking( fd );
}
void sig_handler( int sig )
{
int save_errno = errno;
int msg = sig;
send( pipefd[1], ( char* )&msg, 1, 0 );
errno = save_errno;
}
void addsig( int sig )
{
struct sigaction sa;
memset( &sa, '