Linux內核定時器與延遲工作怎么實現

本篇內容介紹了“Linux內核定時器與延遲工作怎么實現”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

內核定時器

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

設備驅動程序如要獲得時間信息以及需要定時服務，都可以使用內核定時器。

jiffies

要說內核定時器，首先就得說說內核中關于時間的一個重要的概念:jiffies變量，作為內核時鐘的基礎，jiffies每隔一個固定的時間就會增加1,稱為增加一個節拍，這個固定間隔由定時器中斷來實現，每秒中產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表示自系統啟動的秒數。下兩秒就是(jiffies/HZ+2),內核中用jiffies來計時，秒轉換成的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()，該函數填充一個struct timeval結構，有著接近微妙的分辨率。

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

驅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行，根據延時的長短，內核開發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，實現長延時可以用查詢jiffies的方法：

time_before(jiffies, new_jiffies); time_after(new_jiffiesmjiffies);

**短延時的定義為：延遲事件接近或短于一個jiffy，實現短延時可以調用

udelay(); mdelay();

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

定時器

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

//定一個定時器  struct timer_list my_timer;//初始化定時器  void init_timer(struct timer_list *timer); mytimer.function = my_function; mytimer.expires = jiffies +HZ;//增加定時器  void add_timer(struct timer_list *timer);//刪除定時器  int del_tiemr(struct timer_list *timer);

實例

static struct timer_list tm; struct timeval oldtv;void callback(unsigned long arg){     struct timeval tv;     char *strp = (char*)arg;     do_gettimeofday(&tv);     printk("%s: %ld, %ld\n", __func__,         tv.tv_sec - oldtv.tv_sec,         tv.tv_usec- oldtv.tv_usec);     oldtv = tv;     tm.expires = jiffies+1*HZ;     add_timer(&tm); } static int __init demo_init(void){     init_timer(&tm);     do_gettimeofday(&oldtv);     tm.function= callback;     tm.data    = (unsigned long)"hello world";     tm.expires = jiffies+1*HZ;     add_timer(&tm);     return 0; }

延遲工作

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

//include/linux/workqueue.h  struct work_struct {                     atomic_long_t data;          struct list_head entry;          work_func_t func;  #ifdef CONFIG_LOCKDEP          struct lockdep_map lockdep_map;  #endif  };  struct delayed_work {              114         struct work_struct work;          struct timer_list timer;    /* target workqueue and CPU ->timer uses to queue ->work */          struct workqueue_struct *wq;          int cpu;  };

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

至此，我們可以使用一個delayed_work對象以及相應的調度API實現對指定任務的延時執行

//注冊一個延遲執行  591 static inline bool schedule_delayed_work(struct delayed_work *dwork,unsigned long delay)//注銷一個延遲執行 2975 bool cancel_delayed_work(struct delayed_work *dwork)

和內核定時器一樣，延遲執行只會在超時的時候執行一次，如果要實現循環延遲，只需要在注冊的函數中再次注冊一個延遲執行函數。

schedule_delayed_work(&work,msecs_to_jiffies(poll_interval));

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