JJJ：Linux - 高精度定时器 hrtimer

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如何使用高精度定时器

借鉴了这位大佬的文章

初始化定时器

要使用高精度定时器，首先需要初始化一个 hrtimer 结构体，然后设置相关参数。

#include <linux/hrtimer.h>
#include <linux/ktime.h>

struct hrtimer my_timer;
ktime_t kt;

kt = ktime_set(0, 5000000); // 设置定时器的时间，5ms

hrtimer_init(&my_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
my_timer.function = &my_timer_callback; // 设置定时器触发时调用的回调函数

启动定时器

初始化好定时器后，可以使用 hrtimer_start 函数启动定时器。

hrtimer_start(&my_timer, kt, HRTIMER_MODE_REL);

定时器到期

定时器到期后，会调用之前设置的回调函数。在回调函数中，你可以执行需要的操作。

需要反复执行的定时操作

enum hrtimer_restart my_timer_callback(struct hrtimer *timer)
{
    printk(KERN_INFO "Timer callback function executed.
");
    // 在这里执行需要的操作

    // 如果需要重复执行定时任务，可以重新启动定时器
    hrtimer_forward_now(timer, kt);
	// 另外返回这个值
    return HRTIMER_RESTART;
}

只需要执行一次的定时操作

如果你希望高精度定时器只执行一次而不是重复执行，可以在回调函数中返回 HRTIMER_NORESTART 而不是 HRTIMER_RESTART。

enum hrtimer_restart my_timer_callback(struct hrtimer *timer)
{
    printk(KERN_INFO "Timer callback function executed.");
    // 在这里执行需要的操作
    return HRTIMER_NORESTART; // 不重新启动定时器
}

这里没找到返回HRTIMER_RESTART和HRTIMER_NORESTAR是在何处进行判断的

如何触发超时处理函数

__tasklet_hrtimer_trampoline
tasklet_hrtimer_init

alarmtimer_fired

hrtimer_forward_now

ktime_t hrtimer_forward_now(struct hrtimer *timer, ktime_t interval);

用于在高精度定时器的回调函数中，向前推进定时器的到期时间。这通常用于需要周期性触发的定时器。
timer: 指向 hrtimer 结构体的指针。
interval: 定时器向前推进的时间间隔。
返回新的到期时间。

示例代码

#include <linux/module.h>
#include <linux/hrtimer.h>
#include <linux/ktime.h>

static struct hrtimer my_timer;
static ktime_t interval;

enum hrtimer_restart my_timer_callback(struct hrtimer *timer)
{
    printk(KERN_INFO "Timer callback function executed.
");
    // 在这里执行需要的操作

    // 向前推进定时器到期时间
    hrtimer_forward_now(timer, interval);
    return HRTIMER_RESTART; // 重新启动定时器
}

static int __init my_module_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "Initializing module with high resolution timer.
");

    interval = ktime_set(0, 5000000); // 设置定时器的时间间隔，5ms
    hrtimer_init(&my_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
    my_timer.function = &my_timer_callback;
    hrtimer_start(&my_timer, interval, HRTIMER_MODE_REL);

    return 0;
}

static void __exit my_module_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Exiting module and cancelling timer.
");
    hrtimer_cancel(&my_timer); // 取消定时任务
}

module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Author Name");
MODULE_DESCRIPTION("High Resolution Timer Example");

注意事项

定时器精度

高精度定时器提供纳秒级的精度，但具体精度仍然依赖于硬件和内核配置。

上下文

定时器回调函数在软中断上下文中执行，因此不应该在回调函数中执行可能会阻塞的操作。

锁

如果定时器回调函数中涉及共享数据，确保使用合适的锁机制以避免竞争条件。

电源管理

在低功耗模式下，高精度定时器可能会受到影响。在设计时需要考虑电源管理对定时器的影响。

性能

高精度定时器会增加系统开销，频繁使用可能会影响系统性能。需要在使用时权衡精度和性能的需求。

高精度定时器的中断函数是如何被触发的

raise_softirq_irqoff(HRTIMER_SOFTIRQ);
hrtimer_run_queues（触发hrtimers的软硬中断）
run_local_timers
update_process_times
tick_periodic
tick_handle_periodic
来自clock硬件中断触发

clock_dev硬件中断-》tick_handle_periodic-》tick_periodic-》update_process_times-》run_local_timers