linux内核分析之软定时器笔记

定时器是一种软件功能，即允许在将来的某个时刻，函数在给定的时间间隔用完时被调用。超时表示与定时器相关的时间间隔已经用完的那个时刻。

linux上考虑两种类型的定时器，即动态定时和间隔定时器。第一种类型由内核使用，而间隔定时器由进程在用户态创建。

动态定时器

动态定时的主要数据结构是一个叫做tvec_bases的per cpu变量，他包含NR_CPUS个元素，系统中每个CPU都有一个。每个元素是一个tvec_base_t类型的数据结构，他包含相应CPU中处理动态定时器需要的所有数据。

struct tvec_base {
	spinlock_t lock;
	struct timer_list *running_timer;
	unsigned long timer_jiffies;
	unsigned long next_timer;
	struct tvec_root tv1;
	struct tvec tv2;
	struct tvec tv3;
	struct tvec tv4;
	struct tvec tv5;
} ____cacheline_aligned;

字段tv1的数据解雇为tvec_root_t类型，包含一个vec数组，这个数组由256个list_head元素组成（即256个动态定时器链表组成）。这个结构包含了在紧接着到来的255个节拍内将要到期的所有动态定时器。

字段tv2,tv3和tv4的数据结构都是tvec_t类型，该类型有一个数组vec。这些链表包含在紧接着到来的2^14-1/2^20-1以及2^26-1个节拍内将要到期的所有动态定时器。

字段tv5与前面的字段几乎相同，但唯一区别就是vec数组的最后一项是一个大expires字段值得动态定时器链表。tv5从不需要从其他的数组补充。

动态定时器编程

1，申请timer_list结构并对其初始化，其中必须初始化的有expires,function

struct timer_list {
	struct list_head entry;
	unsigned long expires;

	void (*function)(unsigned long);
	unsigned long data;

	struct tvec_base *base;
#ifdef CONFIG_TIMER_STATS
	void *start_site;
	char start_comm[16];
	int start_pid;
#endif
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
	struct lockdep_map lockdep_map;
#endif
};

2，调用init_timer函数初始化

该函数最终调用下面函数

static void __init_timer(struct timer_list *timer,
			 const char *name,
			 struct lock_class_key *key)
{
	timer->entry.next = NULL;
	timer->base = __raw_get_cpu_var(tvec_bases);
#ifdef CONFIG_TIMER_STATS
	timer->start_site = NULL;
	timer->start_pid = -1;
	memset(timer->start_comm, 0, TASK_COMM_LEN);
#endif
	lockdep_init_map(&timer->lockdep_map, name, key, 0);
}

可看到初始化的几个相关变量。

3，调用add_timer函数将申请的timer_list结构添加到合适的链表

该函数最终调用如下函数添加到对应的链表

static void internal_add_timer(struct tvec_base *base, struct timer_list *timer)
{
	unsigned long expires = timer->expires;
	unsigned long idx = expires - base->timer_jiffies;
	struct list_head *vec;

	if (idx < TVR_SIZE) {
		int i = expires & TVR_MASK;
		vec = base->tv1.vec + i;
	} else if (idx < 1 << (TVR_BITS + TVN_BITS)) {
		int i = (expires >> TVR_BITS) & TVN_MASK;
		vec = base->tv2.vec + i;
	} else if (idx < 1 << (TVR_BITS + 2 * TVN_BITS)) {
		int i = (expires >> (TVR_BITS + TVN_BITS)) & TVN_MASK;
		vec = base->tv3.vec + i;
	} else if (idx < 1 << (TVR_BITS + 3 * TVN_BITS)) {
		int i = (expires >> (TVR_BITS + 2 * TVN_BITS)) & TVN_MASK;
		vec = base->tv4.vec + i;
	} else if ((signed long) idx < 0) {
		/*
		 * Can happen if you add a timer with expires == jiffies,
		 * or you set a timer to go off in the past
		 */
		vec = base->tv1.vec + (base->timer_jiffies & TVR_MASK);
	} else {
		int i;
		/* If the timeout is larger than 0xffffffff on 64-bit
		 * architectures then we use the maximum timeout:
		 */
		if (idx > 0xffffffffUL) {
			idx = 0xffffffffUL;
			expires = idx + base->timer_jiffies;
		}
		i = (expires >> (TVR_BITS + 3 * TVN_BITS)) & TVN_MASK;
		vec = base->tv5.vec + i;
	}
	/*
	 * Timers are FIFO:
	 */
	list_add_tail(&timer->entry, vec);
}

其中对于定时器的修改、删除等操作，内核提供了相应的函数。