一 内核中的时间观念
内核在硬件的帮助下计算和管理时间。硬件为内核提供一个系统定时器用以计算流逝的时间。系
统定时器以某种频率自行触发，产生时钟中断，进入内核时钟中断处理程序中进行处理。
墙上时间和系统运行时间根据时钟间隔来计算。
利用时间中断周期执行的工作：
更新系统运行时间；
更新实际时间；
在smp系统上，均衡调度程序中各处理器上运行队列；
检查当前进程是否用尽了时间片，重新进行调度；
运行超时的动态定时器；
更新资源消耗和处理器时间的统计值；
二 节拍率
系统定时器的频率；通过静态预处理定义的——HZ；系统启动按照HZ值对硬件进行设置。体系结构不同，HZ值也不同；HZ可变的。
//内核时间频率
#define HZ 1000
提高节拍率中断产生更加频繁带来的好处：
提高时间驱动事件的解析度；
提高时间驱动事件的准确度；
内核定时器以更高的频度和准确度；
依赖顶上执行的系统调用poll()和select()能更高的精度运行；
系统时间测量更精细；
提高进程抢占的准确度；
提高节拍率带来的副作用：
中断频率增高系统负担增加；
中断处理程序占用处理器时间增多；
频繁打断处理器高速缓存；
节拍率HZ值需要在其中进行平衡。
三 jiffies
jiffies：全局变量，用来记录自系统启动以来产生的节拍总数。启动时内核将该变量初始化为0；
此后每次时钟中断处理程序增加该变量的值。每一秒钟中断次数HZ，jiffies一秒内增加HZ。系统运行时间 = jiffie/HZ.
jiffies用途：计算流逝时间和时间管理
jiffies内部表示：
extern u64 jiffies_64;
extern unsigned long volatile jiffies; //位长更系统有关32/64
32位：497天后溢出
64位：……
//0.5秒后超时
unsigned long timeout = jiffies + HZ/2;
……
//注意jiffies值溢出回绕用宏time_before 而非 直timeout > jiffies
if(time_before(jiffies,timeout)){
//没有超时
}else{
//超时
}
四 硬时钟和定时器
两种设备进行计时：系统定时器和实时时钟。
实时时钟（RTC）：用来持久存放系统时间的设备，即便系统关闭后，靠主板上的微型电池提供电力保持系统的计时。
系统启动内核通过读取RTC来初始化墙上时间，改时间存放在xtime变量中。
系统定时器：内核定时机制，注册中断处理程序，周期性触发中断，响应中断处理程序，进行处理执行以下工作：
l 获得xtime_lock锁，访问jiffies和更新墙上时间xtime；
l 更新实时时钟；
l 更新资源统计值：当前进程耗时，系统时间等；
l 执行已到期的动态定时器；
l 执行scheduler_tick（）
//中断处理程序
irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev)
{
//ticks have passed
long nticks;
xtime_update(nticks);
while (nticks--)
update_process_times(user_mode(get_irq_regs()));
return IRQ_HANDLED;
}
void xtime_update(unsigned long ticks)
{
//seq锁
write_seqlock(&xtime_lock);
do_timer(ticks);
write_sequnlock(&xtime_lock);
}
void do_timer(unsigned long ticks)
{
jiffies_64 += ticks;
//更新墙上时间 ——实际时间
update_wall_time();
calc_global_load(ticks);
}
void update_process_times(int user_tick)
{
struct task_struct *p = current;
//计算当前进程执行时间
account_process_tick(p, user_tick);
//触发软中断TIMER_SOFTIRQ 超时的timer
run_local_timers();
//计算进程时间片
scheduler_tick();
}
五 定时器
定时器：管理内核时间的基础，推后或执行时间执行某些代码。
定时器数据结构：
struct timer_list {
struct list_head entry;
//定时值基于jiffies
unsigned long expires;
//定时器内部值
struct tvec_base *base;
//定时器处理函数
void (*function)(unsigned long);
//定时器处理函数参数
unsigned long data;
……
};
定时器使用：
struct timer_list my_timer;
//初始化定时器
init_timer(&my_timer);
……
//激活定时器
add_timer(&my_timer);
//删除定时器
del_timer(my_timer);
……
六 延迟执行
使用定时器和下半部机制推迟执行任务。还有其他延迟执行的机制：
忙等待：
利用节拍，精确率不高
unsigned long delay = jiffies + 2*HZ ; //2秒 节拍整数倍才行；
while(time_before(jiffies,delay))
;
短延迟：延迟时间精确到毫秒，微妙；短暂等待某个动作完成时,比时钟节拍更短；依靠数次循环达到延迟效果。
void udelay(unsigned long usecs)
void mdelay(unsigned long msecs)
schedule_timeout()延迟：使执行的任务睡眠指定时间，达到延迟
signed long __sched schedule_timeout(signed long timeout)
{
struct timer_list timer;
unsigned long expire;
switch (timeout)
{
case MAX_SCHEDULE_TIMEOUT:
//无限期睡眠
schedule();
goto out;
default:
if (timeout < 0) {
current->state = TASK_RUNNING;
goto out;
}
}
//超时时间
expire = timeout + jiffies;
//初始化一个timer定时器 参数current task
setup_timer_on_stack(&timer, process_timeout, (unsigned long)current);
__mod_timer(&timer, expire, false, TIMER_NOT_PINNED);
schedule();
del_singleshot_timer_sync(&timer);
/* Remove the timer from the object tracker */
destroy_timer_on_stack(&timer);
timeout = expire - jiffies;
out:
return timeout < 0 ? 0 : timeout;
}
static void process_timeout(unsigned long __data)
{
//唤醒被睡眠的任务
wake_up_process((struct task_struct *)__data);
}