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Linux驅(qū)動技術(七) _內(nèi)核定時器與延遲工作

系統(tǒng) Linux 系統(tǒng)運維
軟件上的定時器最終要依靠硬件時鐘來實現(xiàn),簡單的說,內(nèi)核會在時鐘中斷發(fā)生后檢測各個注冊到內(nèi)核的定時器是否到期,如果到期,就回調(diào)相應的注冊函數(shù),將其作為中斷底半部來執(zhí)行。實際上,時鐘中斷處理程序會觸發(fā)TIMER_SOFTIRQ軟中斷,運行當前處理器上到期的所有定時器。

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內(nèi)核定時器

軟件上的定時器最終要依靠硬件時鐘來實現(xiàn),簡單的說,內(nèi)核會在時鐘中斷發(fā)生后檢測各個注冊到內(nèi)核的定時器是否到期,如果到期,就回調(diào)相應的注冊函數(shù),將其作為中斷底半部來執(zhí)行。實際上,時鐘中斷處理程序會觸發(fā)TIMER_SOFTIRQ軟中斷,運行當前處理器上到期的所有定時器。

設備驅(qū)動程序如要獲得時間信息以及需要定時服務,都可以使用內(nèi)核定時器。

jiffies

要說內(nèi)核定時器,首先就得說說內(nèi)核中關于時間的一個重要的概念:jiffies變量,作為內(nèi)核時鐘的基礎,jiffies每隔一個固定的時間就會增加1,稱為增加一個節(jié)拍,這個固定間隔由定時器中斷來實現(xiàn),每秒中產(chǎn)生多少個定時器中斷,由在<linux/param.h>中定義的HZ宏來確定,如此,可以通過jiffies獲取一段時間,比如jiffies/HZ表示自系統(tǒng)啟動的秒數(shù)。下兩秒就是(jiffies/HZ+2),內(nèi)核中用jiffies來計時,秒轉(zhuǎn)換成的jiffies:seconds*HZ,所以以jiffiy為單位,以當前時刻為基準計時2秒:(jiffies/HZ+2)*HZ=jiffies+2*HZ如果要獲取當前時間,可以使用do_gettimeofday(),該函數(shù)填充一個struct timeval結(jié)構,有著接近微妙的分辨率。

  1. //kernel/time/timekeeping.c 
  2. /** 
  3. * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval 
  4. * @tv:         pointer to the timeval to be set 
  5. * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday() 
  6. */ 
  7. void do_gettimeofday(struct timeval *tv)  

驅(qū)動程序為了讓硬件有足夠的時間完成一些任務,常常需要將特定的代碼延后一段時間來執(zhí)行,根據(jù)延時的長短,內(nèi)核開發(fā)中使用長延時和短延時兩個概念。長延時的定義為:延時時間>多個jiffies,實現(xiàn)長延時可以用查詢jiffies的方法:

  1. time_before(jiffies, new_jiffies); 
  2. time_after(new_jiffiesmjiffies); 

**短延時的定義為:延遲事件接近或短于一個jiffy,實現(xiàn)短延時可以調(diào)用

  1. udelay(); 
  2. mdelay(); 

這兩個函數(shù)都是忙等待函數(shù),大量消耗CPU時間,前者使用軟件循環(huán)來延遲指定數(shù)目的微妙數(shù),后者使用前者的嵌套來實現(xiàn)毫秒級的延時。

定時器

驅(qū)動可以注冊一個內(nèi)核定時器,來指定一個函數(shù)在未來某個時間來執(zhí)行。定時器從注冊到內(nèi)核開始計時,達到指定的時間后會執(zhí)行注冊的函數(shù)。即超時值是一個jiffies值,當jiffies值大于timer->expires時,timer->function就會被執(zhí)行。API如下

  1. //定一個定時器 
  2.  
  3. struct timer_list my_timer;//初始化定時器 
  4.  
  5. void init_timer(struct timer_list *timer); 
  6. mytimer.function = my_function; 
  7. mytimer.expires = jiffies +HZ;//增加定時器 
  8.  
  9. void add_timer(struct timer_list *timer);//刪除定時器 
  10.  
  11. int del_tiemr(struct timer_list *timer);  

實例

  1. static struct timer_list tm; 
  2. struct timeval oldtv;void callback(unsigned long arg){ 
  3.     struct timeval tv; 
  4.     char *strp = (char*)arg; 
  5.     do_gettimeofday(&tv); 
  6.     printk("%s: %ld, %ld\n", __func__, 
  7.         tv.tv_sec - oldtv.tv_sec, 
  8.         tv.tv_usec- oldtv.tv_usec); 
  9.     oldtv = tv; 
  10.     tm.expires = jiffies+1*HZ; 
  11.     add_timer(&tm); 
  12. static int __init demo_init(void){ 
  13.     init_timer(&tm); 
  14.     do_gettimeofday(&oldtv); 
  15.     tm.function= callback; 
  16.     tm.data    = (unsigned long)"hello world"
  17.     tm.expires = jiffies+1*HZ; 
  18.     add_timer(&tm); 
  19.     return 0; 
  20.  

延遲工作

除了使用內(nèi)核定時器完成定時延遲工作,Linux內(nèi)核還提供了一套封裝好的"快捷方式"-delayed_work,和內(nèi)核定時器類似,其本質(zhì)也是利用工作隊列和定時器實現(xiàn), 

  1. //include/linux/workqueue.h 
  2.  struct work_struct {            
  3.          atomic_long_t data; 
  4.          struct list_head entry; 
  5.          work_func_t func; 
  6.  #ifdef CONFIG_LOCKDEP 
  7.          struct lockdep_map lockdep_map; 
  8.  #endif 
  9.  }; 
  10.  struct delayed_work {              114         struct work_struct work
  11.          struct timer_list timer; 
  12.  
  13.   /* target workqueue and CPU ->timer uses to queue ->work */ 
  14.          struct workqueue_struct *wq; 
  15.          int cpu; 
  16.  };  

--103-->需要延遲執(zhí)行的函數(shù), typedef void (work_func_t)(struct work_struct work);

至此,我們可以使用一個delayed_work對象以及相應的調(diào)度API實現(xiàn)對指定任務的延時執(zhí)行

  1. //注冊一個延遲執(zhí)行 
  2.  
  3. 591 static inline bool schedule_delayed_work(struct delayed_work *dwork,unsigned long delay)//注銷一個延遲執(zhí)行 
  4. 2975 bool cancel_delayed_work(struct delayed_work *dwork)     

和內(nèi)核定時器一樣,延遲執(zhí)行只會在超時的時候執(zhí)行一次,如果要實現(xiàn)循環(huán)延遲,只需要在注冊的函數(shù)中再次注冊一個延遲執(zhí)行函數(shù)。

  1. schedule_delayed_work(&work,msecs_to_jiffies(poll_interval)); 
責任編輯:龐桂玉 來源: 嵌入式Linux中文站
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