Linux驱动技术(七) _内核定时器与延迟工作

内核定时器

软件上的定时器最终要依靠硬件时钟来实现，简单的说，内核会在时钟中断发生后检测各个注册到内核的定时器是否到期，如果到期，就回调相应的注册函数，将其作为中断底半部来执行。实际上，时钟中断处理程序会触发TIMER_SOFTIRQ软中断，运行当前处理器上到期的所有定时器。

设备驱动程序如要获得时间信息以及需要定时服务，都可以使用内核定时器。

jiffies

要说内核定时器，首先就得说说内核中关于时间的一个重要的概念:jiffies变量，作为内核时钟的基础，jiffies每隔一个固定的时间就会增加1,称为增加一个节拍，这个固定间隔由定时器中断来实现，每秒中产生多少个定时器中断，由在 linux/param.h 中定义的HZ宏来确定，如此，可以通过jiffies获取一段时间，比如jiffies/HZ表示自系统启动的秒数。下两秒就是(jiffies/HZ+2),内核中用jiffies来计时，秒转换成的jiffies:seconds*HZ，所以以jiffiy为单位，以当前时刻为基准计时2秒:(jiffies/HZ+2)*HZ=jiffies+2*HZ如果要获取当前时间，可以使用do_gettimeofday()，该函数填充一个struct timeval结构，有着接近微妙的分辨率。

//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)  

驱动程序为了让硬件有足够的时间完成一些任务，常常需要将特定的代码延后一段时间来执行，根据延时的长短，内核开发中使用长延时和短延时两个概念。长延时的定义为：延时时间 多个jiffies，实现长延时可以用查询jiffies的方法：

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

**短延时的定义为：延迟事件接近或短于一个jiffy，实现短延时可以调用

udelay();  mdelay(); 

这两个函数都是忙等待函数，大量消耗CPU时间，前者使用软件循环来延迟指定数目的微妙数，后者使用前者的嵌套来实现毫秒级的延时。

定时器

驱动可以注册一个内核定时器，来指定一个函数在未来某个时间来执行。定时器从注册到内核开始计时，达到指定的时间后会执行注册的函数。即超时值是一个jiffies值，当jiffies值大于timer- expires时，timer- function就会被执行。API如下

//定一个定时器  struct timer_list my_timer;//初始化定时器  void init_timer(struct timer_list *timer);  mytimer.function = my_function;  mytimer.expires = jiffies +HZ;//增加定时器  void add_timer(struct timer_list *timer);//删除定时器  int del_tiemr(struct timer_list *timer);  

实例

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; 

延迟工作

除了使用内核定时器完成定时延迟工作，Linux内核还提供了一套封装好的"快捷方式"-delayed_work，和内核定时器类似，其本质也是利用工作队列和定时器实现，

//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-- 需要延迟执行的函数, typedef void (work_func_t)(struct work_struct work);

至此，我们可以使用一个delayed_work对象以及相应的调度API实现对指定任务的延时执行

//注册一个延迟执行  591 static inline bool schedule_delayed_work(struct delayed_work *dwork,unsigned long delay)//注销一个延迟执行  2975 bool cancel_delayed_work(struct delayed_work *dwork)     

和内核定时器一样，延迟执行只会在超时的时候执行一次，如果要实现循环延迟，只需要在注册的函数中再次注册一个延迟执行函数。

schedule_delayed_work( work,msecs_to_jiffies(poll_interval));