linux的HZ, Tick, Jiffies

     Linux核心几个重要跟时间有关的名词或变数,将介绍HZ、tick与jiffies。

(1)HZ

        Linux核心每隔固定周期会发出timer interrupt (IRQ 0),HZ是用来定义每一秒有几次timer interrupts。举例来说,HZ为1000,代表每秒有1000次timer interrupts。 HZ可在编译核心时设定,具体查询设定方法可参见上篇文章《linux运行多久了》。其中HZ可设定100、250、300或1000。以核心版本预设值为250,做实验:
       观察/proc/interrupt的timer中断次数,并于一秒后再次观察其值。理论上,两者应该相差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
补充结果:以上结果是单CPU上运行,在我自己的双核电脑上并没有得到预计结果,怀疑是否适合双核电脑实验。

(2)Tick

      Tick是HZ的倒数,意即timer interrupt每发生一次中断的时间。如HZ为250时,tick为4毫秒(millisecond)。

(3)全局变量xtime

      xtime是timeval数据结构变量,首先看timeval结构
struct timeval
{
      time_t tv_sec; /***second***/
      susecond_t tv_usec;/***microsecond***/
}

1秒=1000毫秒(3个零),1秒=1000 000微秒(6个零),1秒=1000 000 000纳秒(9个零),1秒=1000 000 000 000皮秒(12个零)。秒用s表现,毫秒用ms,微秒用us表示,纳秒用ns表示,皮秒用ps表示,他们的分级单位是千,即每次3个零。所以microsecond是表示us。
      xtime是从cmos电路中取得的时间,一般是从某一历史时刻开始到现在的时间,也就是为了取得我们操作系统上显示的日期。这个就是所谓的“实时时钟”,它的精确度是微秒。获取方法:

#include<stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
int main(void)
{
		struct timeval tv;
		while(1){
			gettimeofday(&tv,NULL);
			printf("time %u:%u\n",tv.tv_sec,tv.tv_usec);
			sleep(2);
		}
		return 0;
}
执行a.out结果:

time 1437404343:341649
time 1437404345:341830
(4)Jiffies

       在<linux/jiffies.h>,定义了Jiffies为Linux核心变数(32位元变数,unsigned long),在linux内核中jiffies远比xtime重要。每发生一次timer interrupt,Jiffies变数会被加一。由(1)所知,一秒内时钟中断的次数等于Hz,所以jiffies一秒内增加的值也就是Hz

        硬件给内核提供一个系统定时器用以计算和管理时间,值得注意的是,Jiffies于系统开机时,并非初始化成零,而是被设为-300*HZ (kernel/time.c),即代表系统于开机五分钟后,jiffies便会溢位。

      可以利用jiffies设置超时等,譬如:

unsigned long timeout = jiffies + HZ * 2; // 2秒钟后超时,比如HZ =250,那么一次就是4ms,经过500次的中断,2S就过了

if(time_before(jiffies, timeout)

{
       // 还没有超时

}
else

{
       // 已经超时

}

      另外,80x86架构定义一个与jiffies相关的变数jiffies_64 ,此变数64位元,要等到此变数溢位可能要好几百万年。因此要等到溢位这刻发生应该很难吧。那如何经由jiffies_64取得jiffies资讯呢?事实上,jiffies被对应至jiffies_64最低的32位元。因此,经由jiffies_64可以完全不理会溢位的问题便能取得jiffies。

(5)除了系统定时器jiffies外,还有一个与时间有关的时钟:实时时钟(RTC),这是一个硬件时钟,用来持久存放系统时间,系统关闭后靠主板上的微型电池保持计时。系统启动时,内核通过读取RTC来初始化Wall Time,并存放在xtime变量中,这是RTC最主要的作用。

 

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

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

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