Linux时间、定时器、时间中断超时处理

时间管理在linux内核中占有非常重要的作用。
相对于事件驱动而言，内核中有大量函数是基于时间驱动的。
有些函数是周期执行的，比如每10毫秒刷新一次屏幕；
有些函数是推后一定时间执行的，比如内核在500毫秒后执行某项任务。
要区分：
*绝对时间和相对时间
*周期性产生的事件和推迟执行的事件
周期性事件是由系统系统定时器驱动的

(2)HZ值
内核必须在硬件定时器的帮助下才能计算和管理时间。
定时器产生中断的频率称为节拍率(tick rate)。
在内核中指定了一个变量HZ，内核初始化的时候会根据这个值确定定时器的节拍率。
HZ定义在<asm/param.h>，在i386平台上，目前采用的HZ值是1000。
也就是时钟中断每秒发生1000次，周期为1毫秒。即：
#define HZ 1000

注意！HZ不是个固定不变的值，它是可以更改的，可以在内核源代码配置的时候输入。
不同的体系结构其HZ值是不一样的，比如arm就采用100。
如果在驱动中要使用系统的中断频率，直接使用HZ，而不要用100或1000 a.理想的HZ值 i386的HZ值一直采用100，直到2.5版后才改为1000。 提高节拍率意味着时钟中断产生的更加频繁，中断处理程序也会更频繁地执行。 带来的好处有： *内核定时器能够以更高的频率和更高的准确度运行 *依赖定时器执行的系统调用，比如poll()和select()，运行的精度更高 *提高进程抢占的准确度 (缩短了调度延时，如果进程还剩2ms时间片，在10ms的调度周期下，进程会多运行8ms。 由于耽误了抢占，对于一些对时间要求严格的任务会产生影响) 坏处有： *节拍率要高，系统负担越重。 中断处理程序将占用更多的处理器时间。

(3)jiffies
全局变量jiffies用于记录系统启动以来产生的节拍的总数。
启动时，jiffies初始化为0，此后每次时钟中断处理程序都会增加该变量的值。
这样，系统启动后的运行时间就是jiffies/HZ秒

jiffies定义于<linux/jiffies.h>中：
extern unsigned long volatile jiffies; jiffies变量总是为unsigned long型。
因此在32位体系结构上是32位，而在64位体系上是64位。
对于32位的jiffies，如果HZ为1000，49.7天后会溢出。
虽然溢出的情况不常见，但程序在检测超时时仍然可能因为回绕而导致错误。
linux提供了4个宏来比较节拍计数，它们能正确地处理节拍计数回绕。

#include <linux/jiffies.h>
#define time_after(unknown, known) // unknow > known
#define time_before(unknown, known) // unknow < known
#define time_after_eq(unknown, known) // unknow >= known
#define time_before_eq(unknown, known) // unknow <= known
unknown通常是指jiffies，known是需要对比的值(常常是一个jiffies加减后计算出的相对值)

例：

unsigned long timeout = jiffies + HZ/2; /* 0.5秒后超时 /
…
if(time_before(jiffies, timeout)){
/ 没有超时，很好 /
}else{
/ 超时了，发生错误 */

time_before可以理解为如果在超时(timeout)之前(before)完成 *系统中还声明了一个64位的值jiffies_64，在64位系统中jiffies_64和jiffies是一个值。
可以通过get_jiffies_64()获得这个值。 *使用

1
2
u64 j2;
j2 = get_jiffies_64();

(4)获得当前时间
驱动程序中一般不需要知道墙钟时间(也就是年月日的时间)。但驱动可能需要处理绝对时间。
为此，内核提供了两个结构体，都定义在<linux/time.h>：

struct timeval {
time_t tv_sec; /* seconds /
suseconds_t tv_usec; / microseconds */
};
较老，但很流行。采用秒和毫秒值，保存了1970年1月1日0点以来的秒数

struct timespec {
time_t tv_sec; /* seconds /
long tv_nsec; / nanoseconds */
};
较新，采用秒和纳秒值保存时间。

c.do_gettimeofday() 该函数用通常的秒或微秒来填充一个指向struct timeval的指针变量，原型如下：

#include <linux/time.h>
void do_gettimeofday(struct timeval *tv);
d.current_kernel_time()
该函数可用于获得timespec

#include <linux/time.h>
struct timespec current_kernel_time(void);

确定时间的延迟执行
设备驱动程序经常需要将某些特定代码延迟一段时间后执行，通常是为了让硬件能完成某些任务。
长于定时器周期(也称为时钟嘀嗒)的延迟可以通过使用系统时钟完成，而非常短的延时则通过软件循环的方式完成

(1)短延时
对于那些最多几十个毫秒的延迟，无法借助系统定时器。
系统通过软件循环提供了下面的延迟函数：
内核时间管理
(1)内核中的时间概念
时间管理在linux内核中占有非常重要的作用。
相对于事件驱动而言，内核中有大量函数是基于时间驱动的。
有些函数是周期执行的，比如每10毫秒刷新一次屏幕；
有些函数是推后一定时间执行的，比如内核在500毫秒后执行某项任务。
要区分：
*绝对时间和相对时间
*周期性产生的事件和推迟执行的事件
周期性事件是由系统系统定时器驱动的

注意！HZ不是个固定不变的值，它是可以更改的，可以在内核源代码配置的时候输入。
不同的体系结构其HZ值是不一样的，比如arm就采用100。
如果在驱动中要使用系统的中断频率，直接使用HZ，而不要用100或1000 a.理想的HZ值 i386的HZ值一直采用100，直到2.5版后才改为1000。 提高节拍率意味着时钟中断产生的更加频繁，中断处理程序也会更频繁地执行。 带来的好处有： *内核定时器能够以更高的频率和更高的准确度运行 *依赖定时器执行的系统调用，比如poll()和select()，运行的精度更高 *提高进程抢占的准确度 (缩短了调度延时，如果进程还剩2ms时间片，在10ms的调度周期下，进程会多运行8ms。 由于耽误了抢占，对于一些对时间要求严格的任务会产生影响) 坏处有： *节拍率要高，系统负担越重。 中断处理程序将占用更多的处理器时间。

jiffies定义于<linux/jiffies.h>中：
extern unsigned long volatile jiffies; jiffies变量总是为unsigned long型。
因此在32位体系结构上是32位，而在64位体系上是64位。
对于32位的jiffies，如果HZ为1000，49.7天后会溢出。
虽然溢出的情况不常见，但程序在检测超时时仍然可能因为回绕而导致错误。
linux提供了4个宏来比较节拍计数，它们能正确地处理节拍计数回绕。

例：

unsigned long timeout = jiffies + HZ/2; /* 0.5秒后超时 /
…
if(time_before(jiffies, timeout)){
/ 没有超时，很好 /
}else{
/ 超时了，发生错误 */

time_before可以理解为如果在超时(timeout)之前(before)完成 *系统中还声明了一个64位的值jiffies_64，在64位系统中jiffies_64和jiffies是一个值。
可以通过get_jiffies_64()获得这个值。 *使用

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u64 j2;
j2 = get_jiffies_64();

struct timeval {
time_t tv_sec; /* seconds /
suseconds_t tv_usec; / microseconds */
};
较老，但很流行。采用秒和毫秒值，保存了1970年1月1日0点以来的秒数

struct timespec {
time_t tv_sec; /* seconds /
long tv_nsec; / nanoseconds */
};
较新，采用秒和纳秒值保存时间。

c.do_gettimeofday() 该函数用通常的秒或微秒来填充一个指向struct timeval的指针变量，原型如下：

#include <linux/time.h>
void do_gettimeofday(struct timeval *tv);
d.current_kernel_time()
该函数可用于获得timespec

#include <linux/time.h>
struct timespec current_kernel_time(void);

(1)短延时
对于那些最多几十个毫秒的延迟，无法借助系统定时器。
系统通过软件循环提供了下面的延迟函数：

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