Linux操作系统分析 Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn) 计算机应用教研室计算机学院 嵌入式系统实验室●苏州研究院 中国科学技术大学 Fa112014 January 14,2015 口49142年元·至Q0 陈香兰(xlanchene哪ustc,edu,cn)(计算Linux捧作系统分折Chapter7 Linux的时4 January 14,2015 1/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Linux操作系统分析 Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） 计算机应用教研室@计算机学院 嵌入式系统实验室@苏州研究院 中国科学技术大学 Fall 2014 January 14, 2015 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 1 / 43
Outline Linux的计时体系结构 。ARM中的系统时钟system_timer ●arm的滴答机制 ●Jiffies变量 ●Linux的时钟源 ●xtime变量 。时钟中断处理 。软定时器 延迟函数 相关API和命令 小结和作业 口9,4二营三)Q0 陈香兰(xlanchenoustc:cdu.cn)(计算Linux振作系统分折Chapter7 Linux的时4 January 14,2015 2/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Outline 1. Linux的计时体系结构 ARM中的系统时钟system_timer arm的滴答机制 Jiffies变量 Linux的时钟源 xtime变量 时钟中断处理 软定时器 2. 延迟函数 3. 相关API和命令 4. 小结和作业 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 2 / 43
定时测量 。Linux内核提供两种主要的定时测量 ●获得当前的时间和日期 。系统调用：time(),ftime()以及gettimeofday() ©维持定时器 o settimer(),alarm() 。定时测量是由基于固定频率振荡器和计数器的 几个硬件电路完成的 口·02元#至分QC 练香兰(xlanchen哪ustc,edu.cn)(计算inux操作系航分折Chapter7 Linux的时4 January 14,2015 3/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 定时测量 Linux内核提供两种主要的定时测量 1. 获得当前的时间和日期 系统调用：time(), ftime()以及gettimeofday() 2. 维持定时器 settimer(), alarm() 定时测量是由基于固定频率振荡器和计数器的 几个硬件电路完成的 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 3 / 43
Linux的计时体系结构 ●Linux的计时体系结构 。更新自系统启动以来所经过的时间 。更新时间和日期 。确定当前进程的执行时间，考虑是否要抢占 。更新资源使用统计计数 。检查到期的软定时器 口·042万至QC 陈香兰(xlanchene0ustc:edu.cm)(计算Linux捧作系统分折Chapter7 Linux的时◆January14,2015 5/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Linux的计时体系结构 Linux的计时体系结构 更新自系统启动以来所经过的时间 更新时间和日期 确定当前进程的执行时间，考虑是否要抢占 更新资源使用统计计数 检查到期的软定时器 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 5 / 43
计时体系结构中的关键数据结构和变量 ARM中的系统时钟system_timer和sys_timer结构 。时钟中断发生源 。参见sys_timer.数据结构 garm的滴答产生机制：时钟中断tick o timer tick()>do timer() O Jiffies变量 。计时时钟源 Xtime变量 口·02元#至分QC 练香兰(xlanchen哪ustc,edu.cn)(计算inux操作系航分折Chapter7 Linux的时4 January 14,2015 6/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 计时体系结构中的关键数据结构和变量 1. ARM中的系统时钟system_timer和sys_timer结构 时钟中断发生源 参见sys_timer数据结构 2. arm的滴答产生机制：时钟中断→tick timer_tick()→do_timer() 3. Jiffies变量 4. 计时时钟源 5. Xtime变量 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 6 / 43
Outline Linux的计时体系结构 ●ARM中的系统时钟system timer arm的滴答机制 o Jiffies变量 o Linux的时钟源 o xtime变量 。时钟中断处理 。软定时器 8 延迟函数 相关API和命令 小结和作业 口·942#万：至分Q0 陈香兰(xlanchene哪ustc,edu.cn)(计算Linux捧作系统分折Chapter7 Linux的时4 January14,2015 7/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Outline . 1. Linux的计时体系结构 ARM中的系统时钟system_timer arm的滴答机制 Jiffies变量 Linux的时钟源 xtime变量 时钟中断处理 软定时器 2. 延迟函数 3. 相关API和命令 4. 小结和作业 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 7 / 43
ARM中的系统时钟system timer ●ARWM的系统时钟：全局量system_timer 。是一个struct sys_timer*指针 o在文件arch/arm/kernel/time.c中定义 。在Linux初始化过程中得到初始化 start_kernel()→ setup_arch()@arch/arm/kernel/setup.c: system timer mdesc->timer; 口494二，意至)Q0 陈香兰(xlanchene哪ustc,edu,cn)(计算Linux捧作系统分折Chapter7 Linux的时4 January 14,2015 8/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ARM中的系统时钟system_timer ARM的系统时钟：全局量system_timer 是一个struct sys_timer*指针 在文件arch/arm/kernel/time.c中定义 在Linux初始化过程中得到初始化 . start_kernel()→ setup_arch()@arch/arm/kernel/setup.c: . . ... system_timer = mdesc->timer; ... 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 8 / 43
数据结构struct sys timer 。提供了与具体时钟中断源的接口 。注册方法：machine desc.timer include/asm-arm/mach/time.h / This is our kernel timer structure. struct sys timer struct sys_device dev; void (*init)(void); void (*suspend)(void); void (*resume)(void); #ifndef CONFIG GENERIC_TIME unsigned long (*offset)(void); #endif #ifdef CONFIG_NO_IDLE_HZ struct dyn_tick_timer *dyn_tick; #endif 陈香兰(xlanchene哪ustc.cdu,cn） (计算Linux捧作系统分折Chapter7 Linux的时 January 14,2015 9/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 数据结构struct sys_timer 提供了与具体时钟中断源的接口 注册方法：machine_desc.timer . include/asm-arm/mach/time.h . . /* * This is our kernel timer structure. * ... */ struct sys_timer { struct sys_device dev; void (*init)(void); void (*suspend)(void); void (*resume)(void); #ifndef CONFIG_GENERIC_TIME unsigned long (*offset)(void); #endif #ifdef CONFIG_NO_IDLE_HZ struct dyn_tick_timer *dyn_tick; #endif }; 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 9 / 43
以s3c2410为例 struct sys_timer s3c24xx_timer = .init s3c2410 timer init, offset s3c2410_gettimeoffset, resume s3c2410_timer_setup 。请搜索一下s3c24 xx_timer的使用情况（即注册情况） 口·01421万至分QC 练香兰(xlanchen哪ustc,edu.cn)(计算inux操作系航分折Chapter7 Linux的时4 January14,201510/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 以s3c2410为例 . . struct sys_timer s3c24xx_timer = { .init = s3c2410_timer_init, .offset = s3c2410_gettimeoffset, .resume = s3c2410_timer_setup }; 请搜索一下s3c24xx_timer的使用情况（即注册情况） 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 10 / 43
sys timer的init接口的调用 e在arch/arm/kerne1/time.c的time_init中 start kernel()-time init(): system_timer->init(); 在sys_timer的init接口函数中， 以s3c2410_timer._init为例： static void init s3c2410 timer init (void){ s3c2410timer setup(): setup_irq(IRQ_TIMER4,&s3c2410_timer_irq): 初始化时钟，并将中断处理函数s3c2410_timer._irq 关联到中断号IRQ TIMER4上 至)00 陈香兰(xlancheneustc.ed,cn） (计算Linux捧作系统分折Chapter 7 Linux的时 January14.201511/43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sys_timer的init接口的调用 在arch/arm/kernel/time.c的time_init中 . start_kernel()→time_init(): . . ... system_timer->init(); ... 在sys_timer的init接口函数中， 以s3c2410_timer_init为例： . . static void __init s3c2410_timer_init (void) { s3c2410_timer_setup(); setup_irq(IRQ_TIMER4, &s3c2410_timer_irq); } 初始化时钟，并将中断处理函数s3c2410_timer_irq 关联到中断号IRQ_TIMER4上 陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn） (计算机应用教研室 Linux操作系统分析Chapter 7 Linux的时钟和定时测量 @计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall 2014) January 14, 2015 11 / 43