Linux内核开发之中断与时钟(三)
晚上7点10分..
“小涛哥，这章不是叫Linux设备驱动程序之中断与时钟，前边你讲了中断，还给了我很多模版，我都看懂了，这次是不是要开始讲时钟了..”
“真聪明，越来越喜欢你这聪明的样子了，说的不错，今天就要开始一个新的模块--内核时钟”我很少夸人，为啥今天夸她呢了，呵呵.
定时器，意思大家都明白，我就不说了，要是不明白，把它想成个闹钟总可以吧..
定时器分为硬件和软件定时器，软件定时器最终还是要依靠硬件定时器来完成。内核在时钟中断发生后检测各定时器是否到期，到期后的定时器处理函数将作为软中断在底半部执行。实质上，时钟中断处理程序执行update_process_timers函数，该函数调用run_local_timers函数，这个函数处理TIMER_SOFTIRQ软中断，运行当前处理上到期的所有定时器。
Linux内核中定义提供了一些用于操作定时器的数据结构和函数如下：
1)timer_list:说定时器，当然要来个定时器的结构体
struct timer_list{ struct list_head entry; //定时器列表 unsigned long expires; //定时器到期时间 void (*function)(unsigned long) ;//定时器处理函数 unsigned long data; //作为参数被传入定时器处理函数 struct timer_base_s *base; }
2)初始化定时器：void init_timer(struct timer_list *timer);经过这个初始化后，entry的next为NULL,并给base赋值
3)增加定时器：void add_timer(struct timer_list *timer); 该函数用于注册内核定时器，并将定时器加入到内核动态定时器链表中。
4)删除定时器：int del_timer(struct timer_list *timer);
说明：del_timer_sync是del_timer的同步版，主要在多处理器系统中使用，如果编译内核时不支持SMP,del_timer_sync和del_timer等价.
5)修改定时器：int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);
下边是一个使用定时器的模版：
struct xxx_dev /*second设备结构体*/ { struct cdev cdev; /*cdev结构体*/ ... struct timer_list xxx_timer; /*设备要使用的定时器*/ }; int xxx_func1(...) //xxx驱动中某函数 { struct xxx_dev *dev = filp->private_data; ... /*初始化定时器*/ 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（注册）定时器*/ ... return 0; } int xxx_func2(...) //驱动中某函数 { ... del_timer(&second_devp->s_timer); ... } static void xxx_do_timer(unsigned long arg) //定时器处理函数 { struct xxx_device *dev = (struct xxx_device *)(arg); ... //调度定时器再执行 dev->xxx_timer.expires = jiffies + delay; add_timer(&dev->xxx_timer); }
在定时器函数中往往会在做完具体工作后，延迟expires并将定时器再次添加到内核定时器链表中，以便定时器能被再次触发(这句话我也是从别处抄来的，别告诉小王哈)。
在内核定时器中，常常少不了要说下内核延迟的事，请接着往下看：
1）短延迟：在linux内核中提供了三个函数来分别实现纳秒，微秒，毫秒延迟,原理上是忙等待，它根据CPU频率进行一定次数的循环
void ndelay(unsigned long nsecs); void udelay(unsigned long usecs); void mdelay(unsigned long msecs);
毫秒延迟已经相当大了，当然更秒延迟当然要小一些，在内核中，为了性能，最好不要用mdelay，这会耗费大量cpu资源，那么咋办呢，凉拌..
void msleep(unsigned int millisecs); unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs); void ssleep(unsigned int seconds);
这三个是内核专门提供该我们用来处理毫秒以上的延迟。上述函数将使得调用它的进程睡眠参数指定的秒数，其中第二个是可以被打断的，其余的两个是不可以的。
2）长延迟:内核中进行延迟最常用的方法就是比较当前的jiffies和目标jiffies(当前的加上时间间隔的jiffies)，直到未来的jiffies达到目标jiffies。比如：
unsigned long delay = jiffies + 100; //延迟100个jiffies while(time_before(jiffies, delay));
与time_before对应的还有一个time_after().其实就是#define time_before(a,b) time_after(b,a);
另外两个是time_after_eq(a,b)和time_before_eq(a,b)
3)睡着延迟：这显然是比忙等待好的方法，因为在未到来之前，进程会处于睡眠状态，把CPU空出来，让CPU可以做别的事情，等时间到了，调用schedule_timeout()就可以唤醒它并重新调度执行。msleep和msleep_interruptible本质上都是依靠包含了schedule_timeout的schedule_timeout_uninterruptible()和schedule_
timeout_interruptible()实现。就像下边这样：
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); }