内核延时函数sleep和delay

延时函数

linux 驱动开发过程中,经常会用到延迟函数:udelay,mdelay,usleep,msleep,usleep_range。这几个延时函数优先使用usleep_range其次是usleep最后udelay。

1、delay和sleep的区别

delay,属于忙等待函数CPU空转,在延迟过程中无法运行其他任务,这个时间是准确的,需要等待多少实际就会等待多少时间;

sleep,属于休眠函数,是让当前进程休眠,让出CPU给其它进程使用,等到时间到了之后再唤醒,不能用于中断上下文中。

usleep_range 用于非原子环境的睡眠,目前内核建议用这个函数优先替换之前udelay,休眠让出CPU资源,用延时最小时间将进程该唤醒

<think>嗯,用户想了解Linux内核sleep函数的实现用法。首先,我需要回忆一下相关的知识。记得用户提供的引用中有提到msleep、ssleep这些函数,还有schedule_timeout之类的。不过用户可能分不清用户态内核态的区别,所以需要明确说明内核中的sleep函数用户态的sleep不同。 用户之前引用的资料里提到,内核中的延时函数比如msleep()会让进程睡眠,而且这些函数会受到系统HZ进程调度的影响,精度有限。还有msleep_interruptible可以被信号中断,而ssleep是不可中断的。这些点都需要在回答中涵盖。 然后,我需要解释这些函数的具体用法,比如参数的单位,头文件的位置。比如msleep的参数是毫秒,ssleep是秒,可能是在linux/delay.h里声明。另外,schedule_timeout函数使用jiffies作为单位,可能需要用msecs_to_jiffies转换时间。 还要注意区分不可中断可中断的睡眠,比如msleep_interruptible的返回值,如果被提前唤醒,返回值是剩余的毫秒数。这点在驱动开发中很重要,避免进程无法被正确唤醒。 另外,内核中的sleep实现原理,应该涉及到将进程状态设置为TASK_UNINTERRUPTIBLE或TASK_INTERRUPTIBLE,然后调用schedule_timeout。这部分需要详细说明,让用户理解底层机制。 可能用户是内核开发者或者驱动开发者,需要在实际代码中使用这些函数,所以示例代码会有帮助。比如展示msleepmsleep_interruptible的调用方式,以及如何处理返回值。 还要提到使用这些函数的注意事项,比如不能原子上下文使用,以及长时间睡眠应该用更高级的机制,如等待队列。这部分可以引用用户提供的资料中的内容,比如引用34提到的相关内容。 最后,生成的相关问题需要覆盖常见的问题点,比如区别、选择依据、精度问题,以及如何实现可中断睡眠。这样用户如果有进一步的问题,可以自行查阅或者继续提问。 总结一下,回答的结构应该是先区分用户态内核态,然后介绍常用函数及其用法,实现原理,示例代码,注意事项,最后相关问题。确保引用正确的资料,比如引用3、4、5中的内容来支持解释。</think>### Linux内核sleep函数的实现与用法分析 #### 一、内核sleep与用户态sleep的区别 内核中实现的sleep函数与用户态标准库函数$sleep()$有本质区别: 1. **运行层级**:内核函数直接操作进程调度器,而用户态函数通过系统调用进入内核[^3][^5] 2. **中断性**:内核提供可中断(如$msleep\_interruptible()$)不可中断(如$ssleep()$)两种模式[^4] 3. **时间单位**:内核函数使用jiffies(时钟滴答)为时间基准,用户态函数使用秒/毫秒[^3] #### 二、常用内核sleep函数 1. **基础延时函数** ```c void msleep(unsigned int milliseconds); // 不可中断睡眠 unsigned long msleep_interruptible(unsigned int milliseconds); // 可中断睡眠 void ssleep(unsigned int seconds); // 不可中断长延时(内部调用msleep) ``` 2. **调度器级函数** ```c signed long schedule_timeout(signed long timeout); signed long schedule_timeout_interruptible(signed long timeout); ``` #### 三、实现原理(以msleep为例) 1. 设置进程状态为$TASK\_UNINTERRUPTIBLE$ 2. 调用$schedule\_timeout()$进入调度队列 3. 时间到期后由定时器回调唤醒进程 $$ timeout = msecs\_to\_jiffies(milliseconds); $$ $$ schedule\_timeout(timeout); $$[^3][^4] #### 四、典型使用场景 ```c // 驱动代码示例 static int device_read(...) { if (data_not_ready) { unsigned long remaining = msleep_interruptible(100); if (remaining != 0) { // 被信号中断 return -ERESTARTSYS; } } // 处理数据 } ``` #### 五、注意事项 1. **原子上下文**:禁止在中断处理程序/自旋锁保护区域使用sleep函数 2. **精度限制**:最小延时单位取决于$CONFIG\_HZ$配置(通常1ms~10ms)[^3] 3. **替代方案**:短延时使用$udelay()/mdelay()$,长时间等待建议用等待队列
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