Linux核心開發之中斷與時鐘(三)

  晚上7點10分..

“小濤哥，這章不是叫Linux裝置驅動程式之中斷與時鐘，前邊你講了中斷，還給了我很多模版，我都看懂了，這次是不是要開始講時鐘了..”

“真聰明，越來越喜歡你這聰明的樣子了，說的不錯，今天就要開始一個新的模組--核心時鐘”我很少夸人，為啥今天誇她呢了，呵呵.

  定時器，意思大家都明白，我就不說了，要是不明白，把它想成個鬧鐘總可以吧..

  定時器分為硬體和軟體定時器，軟體定時器最終還是要依靠硬體定時器來完成。核心在時鐘中斷髮生後檢測各定時器是否到期，到期後的定時器處理函數將作為非強制中斷在底半部執行。實質上，時鐘中斷處理常式執行update_process_timers函數，該函數調用run_local_timers函數，這個函數處理TIMER_SOFTIRQ非強制中斷，運行當前處理上到期的所有定時器。

Linux核心中定義提供了一些用於操作定時器的資料結構和函數如下：

1)timer_list:說定時器，當然要來個定時器的結構體

  struct timer_list{     struct list_head entry;  //定時器列表      unsigned long expires;  //定時器到期時間      void (*function)(unsigned long) ;//定時器處理函數      unsigned long data;   //作為參數被傳入定時器處理函數      struct timer_base_s *base;}

2)初始化定時器：void init_timer(struct timer_list *timer);經過這個初始化後，entry的next為NULL,並給base賦值
3)增加定時器：void add_timer(struct timer_list *timer); 該函數用於註冊核心定時器，並將定時器加入到核心動態定時器鏈表中。

4)刪除定時器：int del_timer(struct timer_list *timer);

  說明：del_timer_sync是del_timer的同步版，主要在多處理器系統中使用，如果編譯核心時不支援SMP,del_timer_sync和del_timer等價.

5)修改定時器：int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);

下邊是一個使用定時器的模版：

struct xxx_dev  /*second裝置結構體*/ {  struct cdev cdev; /*cdev結構體*/  ...  struct timer_list xxx_timer; /*裝置要使用的定時器*/};int xxx_func1(...)  //xxx驅動中某函數 {  struct xxx_dev *dev = filp->private_data;    ...  /*初始化定時器*/  init_timer(&dev->xxx_timer);  dev->xxx_timer.function = &xxx_do_handle;  dev->xxx_timer.data = (unsigned long)dev;  dev->xxx_timer.expires = jiffies + delay;    add_timer(&dev->xxx_timer); /*添加（註冊）定時器*/  ...  return 0;}int xxx_func2(...)   //驅動中某函數 {  ...  del_timer(&second_devp->s_timer);  ...}static void xxx_do_timer(unsigned long arg)  //定時器處理函數 {  struct xxx_device *dev = (struct xxx_device *)(arg);    ...    //調度定時器再執行  dev->xxx_timer.expires = jiffies + delay;  add_timer(&dev->xxx_timer);}

在定時器函數中往往會在做完具體工作後，延遲expires並將定時器再次添加到核心定時器鏈表中，以便定時器能被再次觸發(這句話我也是從別處抄來的，別告訴小王哈)。

在核心定時器中，常常少不了要說下核心延遲的事，請接著往下看：

1）短延遲：在linux核心中提供了三個函數來分別實現納秒，微秒，毫秒延遲,原理上是忙等待，它根據CPU頻率進行一定次數的迴圈

void ndelay(unsigned long nsecs);                   void udelay(unsigned long usecs);                 void mdelay(unsigned long msecs);

毫秒延遲已經相當大了，當然更秒延遲當然要小一些，在核心中，為了效能，最好不要用mdelay，這會耗費大量cpu資源，那麼咋辦呢，涼拌..

void msleep(unsigned int millisecs);   unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs);   void ssleep(unsigned int seconds);

這三個是核心專門提供該我們用來處理毫秒以上的延遲。上述函數將使得調用它的進程睡眠參數指定的秒數，其中第二個是可以被打斷的，其餘的兩個是不可以的。

2）長延遲:核心中進行延遲最常用的方法就是比較當前的jiffies和目標jiffies(當前的加上時間間隔的jiffies)，直到未來的jiffies達到目標jiffies。比如：

unsigned long delay = jiffies + 100;  //延遲100個jiffieswhile(time_before(jiffies, delay));

與time_before對應的還有一個time_after().其實就是#define time_before(a,b)  time_after(b,a);

另外兩個是time_after_eq(a,b)和time_before_eq(a,b)

3)睡著延遲：這顯然是比忙等待好的方法，因為在未到來之前，進程會處於睡眠狀態，把CPU空出來，讓CPU可以做別的事情，等時間到了，調用schedule_timeout()就可以喚醒它並重新調度執行。msleep和msleep_interruptible本質上都是依靠包含了schedule_timeout的schedule_timeout_uninterruptible()和schedule_

timeout_interruptible()實現。就像下邊這樣：

void msleep(unsigned int msecs)   

{    unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;    while(timeout)         timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);}unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs){    unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;    while(timeout && !signal_pending(current))         timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);    return jiffies_to_msecs(timeout);}

signed long __sched schedule_timeout_interruptible()signed long timeout){    __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);    return schedule_timeout(timeout);}signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible()signed long timeout){    __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);    return schedule_timeout(timeout);}

另外還有如下：time_on_timeout(wait_queue_head_t *q, unsigned long  timeout);interruptible_sleep_on_timeout(wait_queue_head_t *q, unsigned long timeout);這兩個將當前進程添加到等待隊列，從而在等待隊列上睡眠，當逾時發生時，進程將被喚醒。 “小王，有關中斷和系統時鐘的咱們也講完了，下次就給你來一個有關係統時鐘的裝置驅動例子，鞏固一下吧，你可要抓緊哦..“