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# Plan: libtask 定时器优化 — timerfd 替代 SIGEV_THREAD
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**日期**: 2026-06-15
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**目标**: 消除定时器每次超时创建/销毁内核线程的开销（~1000线程/秒）
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## 问题根因
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`myTask.c` 使用 `timer_create(CLOCK_REALTIME, SIGEV_THREAD, ...)` 模式，每次超时内核创建新线程执行回调。9 个 app × 3 个定时器(10/100/1000ms) = 27 个定时器，每秒约 1000 次线程创建/销毁。回调仅做 `task_event_send`（几微秒），线程创建开销远大于实际工作。
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## 方案概要
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用 Linux **timerfd** + **epoll** + **单例管理器线程** 替代 `SIGEV_THREAD`：
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- 每个定时器用 `timerfd_create` 创建文件描述符
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- 一个持久化 manager 线程用 `epoll_wait` 监听所有 timerfd
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- timerfd 可读时在 manager 线程中调用原始回调
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- API 签名全部不变，调用方零修改
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## 涉及文件
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| 文件 | 改动 |
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| `src/public/libtask/src/myTask.c` | **主要修改** — 重写定时器子系统 |
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| `release/inc/myTask.h` | **无改动** — `stru_task_timer_t` 是不透明 `void*` |
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## 结构体变更
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```c
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// myTask.c 内部 (对外不可见)
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typedef struct
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{
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char name[64];
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int timerfd; // 替代 timer_t timerid
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timer_func_cb fun;
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void *arg;
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uint32_t timeout_ms;
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int flags;
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int active;
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int running; // 1=回调执行中
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int in_epoll; // 1=timerfd 已注册到 epoll
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pthread_mutex_t mutex;
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pthread_cond_t cond; // 新增: stop/destroy 等回调完成
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int ref_count;
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} stru_task_timer;
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```
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变更: `timer_t timerid` → `int timerfd`，新增 `pthread_cond_t cond`、`int in_epoll`
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## 管理器线程设计
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```
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全局状态:
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static int g_epfd; // epoll 实例
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static int g_eventfd; // wakeup eventfd
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static pthread_t g_mgr_thread;
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static pthread_mutex_t g_mgr_mutex; // 串行化调用者 epoll_ctl
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static int g_mgr_init_done;
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timer_manager_thread():
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g_epfd = epoll_create1(0)
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g_eventfd = eventfd(0, EFD_NONBLOCK)
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epoll_ctl(ADD, g_eventfd) // wakeup fd 永久在 epoll 中
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while(1):
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epoll_wait(events, -1)
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for each ready fd:
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if fd == g_eventfd: read() 清除; continue
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read(fd, &expirations) // 清除过期计数
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lock(p_timer->mutex)
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if active:
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running = 1; unlock
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fun(arg) // 调用原始回调
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lock
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running = 0
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cond_broadcast(&cond)
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if !PERIODIC: active = 0
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unlock
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```
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## 关键同步设计
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### 1. 动态 epoll 增删
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- **添加** (`task_timer_start`): 调用者持有 `g_mgr_mutex` 做 `epoll_ctl(ADD)`，然后 write eventfd 唤醒 manager
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- **删除** (`task_timer_stop`): 调用者持有 `g_mgr_mutex` 做 `epoll_ctl(DEL)`
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- Manager 线程**永不**做 `epoll_ctl`，避免跨线程 epoll 操作竞态
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- `g_mgr_mutex` 仅防护调用者之间并发的 epoll_ctl
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### 2. stop/destroy 同步（替代 usleep 自旋）
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用 `running` + `condvar` 替代当前 `while(running) usleep(1000)` 忙等：
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```
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stop 路径:
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lock(mutex)
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active = 0
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timerfd_settime(its={0,0}) // disarm
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while(running):
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cond_wait(&cond, &mutex) // 阻塞等待，零 CPU
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if in_epoll: epoll_ctl(DEL)
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unlock
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manager 路径 (回调结束后):
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lock(mutex)
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running = 0
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cond_broadcast(&cond) // 唤醒 stop 等待者
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if !PERIODIC: active = 0
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unlock
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```
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**锁顺序注意**: stop 中 `epoll_ctl(DEL)` 之前先 `unlock(&p->mutex)` 再 `lock(&g_mgr_mutex)`，避免与 start 路径的 `lock(&p->mutex)` → `lock(&g_mgr_mutex)` 形成 ABBA 死锁。
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### 3. 惰性初始化
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首次 `task_timer_start` 时调用 `timer_manager_ensure_init()`，用 `g_mgr_init_done` + `g_mgr_mutex` 做双重检查锁定，确保 manager 线程仅创建一次。
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## API 实现概要
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### task_timer_create
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1. 参数校验 → calloc 结构体 → 初始化字段
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2. `timerfd_create(CLOCK_REALTIME, TFD_NONBLOCK)`
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3. 初始化 mutex + cond → 返回指针（未启动）
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### task_timer_start
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1. `timer_manager_ensure_init()` 惰性初始化 manager
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2. lock → `timerfd_settime` 设间隔 → 若 `!in_epoll` 则 `epoll_ctl(ADD)` + write eventfd → `active=1` → unlock
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### task_timer_stop
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1. lock → `timerfd_settime({0,0})` disarms → `active=0`
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2. `while(running) cond_wait` 等回调完成
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3. 若 `in_epoll`: unlock → lock g_mgr → `epoll_ctl(DEL)` → unlock g_mgr → lock → `in_epoll=0` → unlock
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### task_timer_destroy
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1. 调用 `task_timer_stop`（含同步等待 + epoll 移除）
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2. lock → `ref_count--`；若 >0 直接返回
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3. `close(timerfd)` → 销毁 mutex/cond → `free`
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### task_timer_restart
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`stop()` → 更新 `timeout_ms` → `start()`
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### task_timer_is_active
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lock → 读 `active` → unlock → 返回（不变）
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## 验证
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1. `./release/build.sh` 编译零错误零警告
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2. 确认 `myTask.h` 未改动（API 透明兼容）
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3. 确认 app_sys.cpp 等所有调用方无需修改（9 个 app 线程的定时器用法不变）
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4. `./test/RTU` 启动运行，验证各 app 的 run_cnt 正常递增
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