linux kernel学习(3) - 时间

本文介绍了Linux系统的定时器机制,包括HZ概念、实时时钟(RTC)与系统定时器的区别、jiffies计数器的作用及其实现方式。同时,还探讨了gettimeofday函数的工作原理、定时器的具体实现以及udelay与mdelay的实现机制。

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==HZ的概念:

     一般是等于100,即10ms一次;

     是系统定时器,中断触发。作用有:更新系统实际时间; 检查进程时间片(抢占的need_resched设置);更新cpu消耗和时间统计等;   


==实时时钟(RTC)和系统定时器:

     RTC是用微电池保存时间;唯一作用是在系统启动设置xtime.

     系统定时器是为产生固定频率中断,即HZ.


==jeffies:

     系统启动后的tick数,  jiffies / HZ = 当前经过秒数;32位满后会回绕到0;


 ==gettimeofday:

      内核里面是do_gettimeofday: 1.  从xtime变量读到秒 2. 然后附加上ns的处理(与arch相关)


==定时器的实现:

     通过软中断;在timer硬中断后,会call run_local_timers唤起软中断,raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ),从而执行超时的定时器.


==udelay, mdelay的实现:

     因为常常比10ms小,所以用时钟中断不是好办法;是用忙等待来算的,即用循环次数 / cpu频率; 此过程中,一直占有cpu直到时间片用完

    cat /proc/cpuinfo能看到loops_per_jiffy


==schedule_timeout():由于有调度,只能在进程上下文,并且不能加锁(否则可能会死锁)

     1. 先睡眠当前任务,set_current_state(task_interruptible)

     2. 再创建一个timer定时器,在定时器到期后,wakeup当前进程









   

<think>嗯,用户想在Linux内核中编写获取两个时间时间差的代码。首先,我需要回忆内核中处理时间的相关函数和结构体。记得内核中常用的时间处理包括jiffies、ktime、timespec64这些类型。 用户可能需要高精度的时间测量,所以应该考虑使用ktime_get()函数,因为它返回的是纳秒级别的时间。此外,内核中处理时间差的函数有ktime_sub()和ktime_to_ns(),这些应该用上。 然后,要注意内核中的时间获取函数可能在不同版本有变化,比如较早的内核可能使用getnstimeofday(),而新版本推荐ktime_get_clocktai()或其他函数。需要确认用户的内核版本,但假设用户使用的是较新的内核,所以使用ktime_get()比较合适。 接下来,结构体方面,ktime_t是表示时间的结构,而timespec64可能在某些情况下使用,但ktime更直接。计算差值时,使用ktime_sub()来减去两个ktime_t变量,然后用ktime_to_ns()转换成纳秒差。 还要考虑代码的上下文,比如是否在中断上下文中,或者是否允许睡眠。ktime_get()可以在任何上下文中使用,所以是安全的选择。 然后,示例代码的结构应该是先获取两个时间点,再计算差值。需要包含必要的头文件,比如linux/ktime.h。同时,打印时间差可能需要使用printk,但要注意在内核中打印信息的影响,比如日志溢出。 用户可能还需要处理时间差的单位转换,比如毫秒或微秒,所以在示例中展示如何转换纳秒到其他单位会更好。比如用除法或者位运算来转换。 最后,要考虑代码的正确性和效率,确保没有竞态条件,并且时间获取函数的选择适合场景。比如,如果需要更精确的单调时间,ktime_get()是正确的,而如果需要其他时钟类型,可能需要不同的函数。 总结步骤:获取第一个时间点,执行一些操作,获取第二个时间点,计算差值,转换为所需单位。同时,注意内核编码风格,比如变量命名和代码格式,参考.clang-format文件,但可能存在差异,所以保持代码清晰更重要。</think>在Linux内核中计算两个时间点之间的差异,通常使用`ktime`相关函数实现。以下是具体实现步骤和代码示例: ### 实现步骤 1. **选择时间获取函数**: - 推荐使用`ktime_get()`获取单调递增的时钟时间(不受系统时间调整影响)[^3] 2. **计算时间差**: - 使用`ktime_sub()`进行时间减法运算 3. **转换时间单位**: - 使用`ktime_to_ns()`将差值转换为纳秒 ### 示例代码 ```c #include <linux/ktime.h> void measure_time_diff(void) { ktime_t start, end, diff; s64 nanoseconds; // 获取起始时间 start = ktime_get(); // 这里放置需要测量的代码 // ... // 获取结束时间 end = ktime_get(); // 计算时间差 diff = ktime_sub(end, start); nanoseconds = ktime_to_ns(diff); printk(KERN_INFO "Time elapsed: %lld ns\n", nanoseconds); // 转换为毫秒 // printk(KERN_INFO "Time elapsed: %lld ms\n", nanoseconds / 1000000); } ``` ### 关键函数说明 1. `ktime_get()`: - 获取当前内核时间(CLOCK_MONOTONIC类型) - 精度可达纳秒级[^3] 2. `ktime_sub(a, b)`: - 安全的时间减法运算,处理时间溢出问题 3. `ktime_to_ns()`: - 将ktime转换为纳秒数值
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