linux的HZ, Tick, Jiffies

     Linux核心幾個重要跟時間有關的名詞或變數，底下將介紹HZ、tick與jiffies。

（1）HZ

      Linux核心每隔固定周期會發出timer interrupt (IRQ 0)，HZ是用來定義每一秒有幾次timer interrupts。舉例來說，HZ為1000，代表每秒有1000次timer interrupts。 HZ可在編譯核心時設定，具體查詢設定方法可參見上篇文章《linux運行多久了》。其中HZ可設定100、250、300或1000。以核心版本預設值為250，做實驗：
       觀察/proc/interrupt的timer中斷次數，並於一秒後再次觀察其值。理論上，兩者應該相差250左右。

adrian@adrian-desktop:~$ cat /proc/interrupts|grep timer && sleep 1 && cat /proc/interrupts|grep timer
     0: 9309306 IO-APIC-edge timer
     0: 9309562 IO-APIC-edge timer
補充結果：以上結果是單CPU上運行，在我自己的雙核電腦上並沒有得到預計結果，懷疑是否適合雙核電腦實驗。

（2）Tick

      Tick是HZ的倒數，意即timer interrupt每發生一次中斷的時間。如HZ為250時，tick為4毫秒(millisecond)。

（3）全域變數xtime

      xtime是timeval資料結構變數，首先看timeval結構
struct timeval
{
      time_t tv_sec; /***second***/
      susecond_t tv_usec;/***microsecond***/
}

1秒＝1000毫秒（3個零），1秒＝1000 000微秒（6個零），1秒＝1000 000 000納秒（9個零），1秒＝1000 000 000 000皮秒（12個零）。秒用s表現，毫秒用ms，微秒用us表示，納秒用ns表示，皮秒用ps表示，他們的分級單位是千，即每次3個零。所以microsecond是表示us。
      xtime是從cmos電路中取得的時間，一般是從某一曆史時刻開始到現在的時間，也就是為了取得我們作業系統上顯示的日期。這個就是所謂的“系統時鐘”，它的精確度是微秒。
（4）Jiffies

      在<linux/jiffies.h>，定義了Jiffies為Linux核心變數(32位元變數，unsigned long)，它被用來紀錄系統自開機以來，已經過多少的tick，在linux核心中jiffies遠比xtime重要。每發生一次timer interrupt，Jiffies變數會被加一。jiffies 與絕對時間之間的轉換，用兩個宏來完成兩種時間單位的互換：JIFFIES_TO_NS()、NS_TO_JIFFIES()。

      硬體給核心提供一個系統定時器用以計算和行政時間，值得注意的是，Jiffies於系統開機時，並非初始化成零，而是被設為-300*HZ (kernel/time.c)，即代表系統於開機五分鐘後，jiffies便會溢位。那溢位怎麼辦?事實上，Linux核心定義幾個macro(timer_after(unknown, known)、time_after_eq(unknown, known)、time_before(unknown, known)與time_before_eq(unknown, known))，即便是溢位，也能藉由這幾個macro正確地取得jiffies的內容。

      可以利用jiffies設定逾時等，譬如：

unsigned long timeout = jiffies + tick_rate * 2; // 2秒鐘後逾時，比如tick_rate=250，經過500次的tick中斷，2S就過了

if(time_before(jiffies, timeout)

{
       // 還沒有逾時

}
else

{
       // 已經逾時

}

      另外，80x86架構定義一個與jiffies相關的變數jiffies_64 ，此變數64位元，要等到此變數溢位可能要好幾百萬年。因此要等到溢位這刻發生應該很難吧。那如何經由jiffies_64取得jiffies資訊呢?事實上，jiffies被對應至jiffies_64最低的32位元。因此，經由jiffies_64可以完全不理會溢位的問題便能取得jiffies。

（5）除了系統定時器jiffies外，還有一個與時間有關的時鐘：系統時鐘（RTC），這是一個硬體時鐘，用來持久存放系統時間，系統關閉後靠主板上的微型電池保持計時。系統啟動時，核心通過讀取RTC來初始化Wall Time,並存放在xtime變數中，這是RTC最主要的作用。

 

參考原文：http://blog.csdn.net/bdc995/archive/2009/05/03/4144031.aspx

參考原文：http://blog.csdn.net/linweig/archive/2010/03/04/5341231.aspx