5-3 Linux内核计时、延时函数与内核定时器 

计时

1、 
内核时钟

1.1   
内核通过定时器（timer）中断来跟踪时间流

1.2   
硬件定时器以周期性的间隔产生时间中断，这个间隔（即频率）由内核根据HZ来确定，HZ是一个与体系结构无关的常数。

1.3   
这个时间间隔通常取1ms到10ms.

2、 
jiffies计算器

2.1每次当定时器中断发生时，内核内部通过一个64位的变量jiffies_64做加一计数。

2.2驱动程序开发者通常访问的是jiffies变量，它是jiffes_64的低32位。

2.3jiffies是unsigned
long型的变量，该变量被声明为volatile，这样可避免编译器对访问该变量的语句的优化。

2.4jiffies记录了自最近一次Linux启动后到当前的时间间隔（即时钟中断发生的次数）。驱动程序常利用jiffies来计算不同事件间的时间间隔。

3、HZ

3.1 HZ表每秒中产生的定时中断次数

3.2 HZ就代表1秒，HZ/2就代表0.5秒

4、使用jiffies计数器

  
#include<linux/jiffies.h>

  
Unsigned long  current_i,  stamp_1, 
stamp_half,  stamp_n;

  
Current_i = jiffies;  //读取当前的值

  
Stamp_1 = current_i+HZ;  //未来的一秒

  
Stamp_half = current_i +HZ/2 ; //未来的半秒

  
Stamp_n = current_i + n*HZ/1000; //未来的n毫秒

5、为了防止jiffies溢出导致问题，最好使用宏比较

  
#include<linux/jiffies.h>

  
Int time_after(unsigned long a, unsigned long b);//判断a代表的时间是否在b之后。

  
Int time_before(unsigned long a,unsigned long b);

  
Int time_after_eq(unsigned long a ,unsigned long b);

  
Int time_before_eq(unsigned long a,unsigned long b);

6、

(1)用户空间的timeval

struct timeval{

 
time_t tv_sev;//秒、

 
suseconds_t tv_usec;//毫秒

}

(2)用户空间的timespec

 
struct timespec{

    
time_t tv_sec;//秒

    
long  tv_nsec;//纳秒

  
}

7、内核空间jiffies和用户空间的timeval、timevspec的转换。

 
#include<linux/time.h>

  
unsigned long timespec_to_jiffies(struct timespec* value);

void jiffies_to_timespec(unsigned long jiffie,struct timespec* value);

unsigned long timeval_to_jiffies(struct timeval* value);

void jiffies_to_timeval(unsigned long jiffies, struct 
timeval* value);

8、获取当前时间

  
#include<linux/time.h>
   void do_gettimeofday(struct timeval*  
tv);

  
struct timespec current_kernel_time(void);

9、使用jiffies延时（如果对延时的精度要求不是很高时，用忙等待）

  
unsigned long j = jiffies + delay*HZ

  
while(jiffies<j){  //jiffies表当前的滴答值，是不停地走的。
  
/*do nothing*/

  
}

10、长延迟。

while(time_before(jiffies,end_time)){

  
Schedule();//在end_time之前，则调度

}

 

#include<linux/sched.h>
    signed long schedule_timeout(signed long timeout);//使用jiffies表示的延迟。先做超时，

典型应用：

 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);//设置状态值，设置为可中断的睡眠

 schedule_timeout(delay);//延时

11、短延时（忙等待延时，不发生休眠）

#include<linux/delay> 

//以下三个延时函数均是忙等待函数，因而在延迟过程中午饭运行其他任务。不发生休眠的。

void ndelay(unsigned long nsecs); //延时纳秒

void udelay(unsigned long usecs);//延时微秒

void mdelay(unsigned long msecs);//延时毫秒

12、不用忙等待的延时方式（将调用进程休眠给定时间）

#include<linux/delay.h>

void msleep(unsigened int millisecs);//休眠millisecs毫秒
不可中断的休眠millisecs毫秒

unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs);//可中断的休眠

void ssleep(unsigned int seconds);//休眠seconds秒。

 

内核定时器：

13、定时器用于控制某个函数（定时器处理函数）在未来的某个特定时间执行。内核定时器注册的处理函数只执行一次—不是循环执行的。

14、内核定时器被组织成双向链表，并使用struct
time_list 结构描述。

#include<linux/timer.h>

struct timer_list{

 
unsigned long expires;  //超时的jiffies

 
void (*function)(unsigned long);//超时处理函数

  
unsigned long data; //超时处理函数参数。

}；

15、内核定时器操作函数

15.1初始化（初始化定时器队列结构）

   
void init_timer(struct timer_list * timer);

   
struct timer_list TIMER_INITIALIZER(_function,_expires,_data);

15.2添加定时器（启动定时器，开始倒计时）

   
void add_timer(struct time_list *tiemer0:

15.3删除定时器（在定时器超时前将它删除。定时器超时后，系统会自动地将它删除）

15.4内核定时器使用模板

   
static struct timer_list  key_timer;//定义内核定时器对象

   
static void key_timer_handle(unsigned ong data)//定时器处理函数

   
{

     
……

     
//定时器处理函数具体执行代码

     
……

     
// 定时器参数的更新，重启定时器

     
key_timer.expires = jiffies+ KEY_TIMER_DELAY;

   
  add_time(&key_time); 
 //赋新值，可以实现
循环

     
……

}

 

//设备驱动模块加载函数

static int__ init xxx_init(void)

{

 
……

 
//初始化内核定时器

  init_time(&key_timer);

 
key_timer.function=&key_timer_handle;

 
key_timer.data = （unsigned long）key_desc;

 
key_timer.expires = jiffies+KEY_TIMER_DELAY;

 

 
//添加内核定时器（这是第一次启动）

 
add_time(&key_time);  

……

}

 

Static void__exit xxx_exit(void)

{
              ……

  
//删除定时器

  
del_timer(&key_timer);

  
……

}

16、内核定时器与tasklet比较

16.1相同点：
在中断期间运行，时钟会在调度他们的同一个cpu上运行，软件中断的上下文，原子模式运行。（软件中断时打开硬件中断的同时执行某些异步任务的一种内核机制） 

 16.2不同的：不能要求TASKLECT在给定的时间执行。

 

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