Linux定时器与延时

内核定时器

依赖硬件定时器中断，内核在硬件中断发生后唤起TIMER_SOFTIRQ软中断，检测各软件定时器是否到期，到期就将定时器处理函数在底半部执行。

Kernel中可以利用一组函数对与定时器调用。

timer_list

用一个timer_list对应一个定时器xxx_timer。

(*function)成员对应timer的handler，long data对应传入参数。(指针可以强转为long在传入，比如传入dev结构体)

unsigned long expires是定时器到期时间，jiffies时间。

需要进行对结构体的初始化，定时器的添加等操作。

注意expires的初始化：

dev->xxx_timer.expires = jiffies + delay;

在handler函数内，如果需要不断触发，需要在最后再添加：

dev->xxx_timer.expires = jiffies + delay;
add_timer(&dev->xxx_timer);

jiffies

jiffies类型为无符号长整型(unsigned long),定义于文件linux\Jiffies.h，每有一次timer IRQ就记录一次。

HZ是内核的变量，驱动用的是内核下的HZ注意不要随便修改。2.6之后为了用户空间方便有USER_HZ。HZ代表实际1s需要的jiffies数量。jiffies+HZ就代表延迟1s，所以可以用HZ/100代表1/100s。

- 查看自己的HZ设定cat /boot/config-3.13.0-24-generic | grep “CONFIG_HZ”。HZ的不同值会影响timer（节拍）中断的频率.

Tick 是HZ的倒数，也就是每发生一次中断需要的实际时间。

而jiffies就是从开机到现在所发生的Tick的数量。

delayed_work

Linux利用wrok queue和timer提供了一种封装。

通过周期性调用schedule_delayed_work实现定时器操作。对于unsigned long delay参数，可以用msecs_to_jiffies(interval)来填写。将会是interval毫秒后触发的意思。

注：关于Linux时间的帖子[link 1]

内核延时

短延时

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

其实就是相当于忙等操作，原理：在kernel启动时，会有delay loop calibration, 延迟测试程序。算出lpj(loops per jiffy)，也就是一个jiffy需要多少次loop。

回顾：HZ在编译内核时设定，HZ的不同会改变节拍器timer发出IRQ的情况，这样就有了一个irq节拍与实际时间的对应，做延迟测试，可以测每个节拍经过多少loop指令，这样就建立了程序执行语句数量lpj和节拍的关系，如此就可以得到指令与实际时间的对应关系。

运行mdelay(1)就可以设置一个loop，数量是lpj*HZ/1000这么多，所忙等的时间就是1ms。

由于msec已经是比较大的延时，内核中最好别用

mdelay()

，将消耗很多CPU资源。毫秒级以上的可以用：

msleep()

void msleep(unsigned int msecs)
{
unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;
//获取对应msecs后的jiffies时间。
while (timeout)
timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);
}
signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible(signed long timeout)
{
__set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);//进程不可中断设定
return schedule_timeout(timeout);
}

signed long __sched schedule_timeout_interruptible(signed long timeout)
{
__set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);//可中断
return schedule_timeout(timeout);//运行schedule让出cpu
}

原理：向系统添加一个定时器，在定时器处理函数中唤醒参数对应的进程。

相似的还有

ssleep()

这两个都不可以被打断，而

msleep_interruptible()

可以被打断。

注意：由于手HZ设定和进程调度的影响，msleep的精度有限。但是delay是精确的，需要合理选用。

长延时

通过直接比较两个jifffies来看是否到时间，精度要求低。

可以自己比较，也可以用time_before(b, a)或者time_after(a, b);

将比较a是否到b（after b），为了防止编译器优化，jiffies被定义为volatile。

睡着延迟

用到

schedule_timeout()

事实上也就是

msleep()

所用到的。设定一个timer来唤醒自己。在时间达到之前不会被唤醒。

sleep_on_timeout(wait_queue_head_t *q, unsigned long timeout);

可以实现让进程在等待队列上睡眠，在超时期限到来前任何时候都可能被唤醒。只不过有最长等待时间。

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