Linux内核分析之软定时器笔记

定时器是一种软件功能，即允许在将来的某个时刻，函数在给定的时间间隔用完时被调用。超时表示与定时器相关的时间间隔已经用完的那个时刻。

linux上考虑两种类型的定时器，即动态定时和间隔定时器。第一种类型由内核使用，而间隔定时器由进程在用户态创建。

动态定时器

动态定时的主要数据结构是一个叫做tvec_bases的per cpu变量，他包含NR_CPUS个元素，系统中每个CPU都有一个。每个元素是一个tvec_base_t类型的数据结构，他包含相应CPU中处理动态定时器需要的所有数据。

1. struct tvec_base {  


2.     spinlock_t lock;  


3.     struct timer_list *running_timer;  


4.     unsigned long timer_jiffies;  


5.     unsigned long next_timer;  


6.     struct tvec_root tv1;  


7.     struct tvec tv2;  


8.     struct tvec tv3;  


9.     struct tvec tv4;  


10.     struct tvec tv5;  


11. } ____cacheline_aligned;  

字段tv1的数据解雇为tvec_root_t类型，包含一个vec数组，这个数组由256个list_head元素组成（即256个动态定时器链表组成）。这个结构包含了在紧接着到来的255个节拍内将要到期的所有动态定时器。

字段tv2,tv3和tv4的数据结构都是tvec_t类型，该类型有一个数组vec。这些链表包含在紧接着到来的2^14-1/2^20-1以及2^26-1个节拍内将要到期的所有动态定时器。

字段tv5与前面的字段几乎相同，但唯一区别就是vec数组的最后一项是一个大expires字段值得动态定时器链表。tv5从不需要从其他的数组补充。

动态定时器编程

1，申请timer_list结构并对其初始化，其中必须初始化的有expires,function

1. struct timer_list {  


2.     struct list_head entry;  


3.     unsigned long expires;  


4.   


5.     void (*function)(unsigned long);  


6.     unsigned long data;  


7.   


8.     struct tvec_base *base;  


9. #ifdef CONFIG_TIMER_STATS   


10.     void *start_site;  


11.     char start_comm[16];  


12.     int start_pid;  


13. #endif   


14. #ifdef CONFIG_LOCKDEP   


15.     struct lockdep_map lockdep_map;  


16. #endif   


17. };  

2，调用init_timer函数初始化

该函数最终调用下面函数

1. static void __init_timer(struct timer_list *timer,  


2.              const char *name,  


3.              struct lock_class_key *key)  


4. {  


5.     timer->entry.next = NULL;  


6.     timer->base = __raw_get_cpu_var(tvec_bases);  


7. #ifdef CONFIG_TIMER_STATS   


8.     timer->start_site = NULL;  


9.     timer->start_pid = -1;  


10.     memset(timer->start_comm, 0, TASK_COMM_LEN);  


11. #endif   


12.     lockdep_init_map(&timer->lockdep_map, name, key, 0);  


13. }  

可看到初始化的几个相关变量。

3，调用add_timer函数将申请的timer_list结构添加到合适的链表

该函数最终调用如下函数添加到对应的链表

1. static void internal_add_timer(struct tvec_base *base, struct timer_list *timer)  


2. {  


3.     unsigned long expires = timer->expires;  


4.     unsigned long idx = expires – base->timer_jiffies;  


5.     struct list_head *vec;  


6.   


7.     if (idx < TVR_SIZE) {  


8.         int i = expires & TVR_MASK;  


9.         vec = base->tv1.vec + i;  


10.     } else if (idx < 1 << (TVR_BITS + TVN_BITS)) {  


11.         int i = (expires >> TVR_BITS) & TVN_MASK;  


12.         vec = base->tv2.vec + i;  


13.     } else if (idx < 1 << (TVR_BITS + 2 * TVN_BITS)) {  


14.         int i = (expires >> (TVR_BITS + TVN_BITS)) & TVN_MASK;  


15.         vec = base->tv3.vec + i;  


16.     } else if (idx < 1 << (TVR_BITS + 3 * TVN_BITS)) {  


17.         int i = (expires >> (TVR_BITS + 2 * TVN_BITS)) & TVN_MASK;  


18.         vec = base->tv4.vec + i;  


19.     } else if ((signed long) idx < 0) {  


20.         /* 


21.          * Can happen if you add a timer with expires == jiffies, 


22.          * or you set a timer to go off in the past 


23.          */  


24.         vec = base->tv1.vec + (base->timer_jiffies & TVR_MASK);  


25.     } else {  


26.         int i;  


27.         /* If the timeout is larger than 0xffffffff on 64-bit 


28.          * architectures then we use the maximum timeout: 


29.          */  


30.         if (idx > 0xffffffffUL) {  


31.             idx = 0xffffffffUL;  


32.             expires = idx + base->timer_jiffies;  


33.         }  


34.         i = (expires >> (TVR_BITS + 3 * TVN_BITS)) & TVN_MASK;  


35.         vec = base->tv5.vec + i;  


36.     }  


37.     /* 


38.      * Timers are FIFO: 


39.      */  


40.     list_add_tail(&timer->entry, vec);  


41. }  

其中对于定时器的修改、删除等操作，内核提供了相应的函数。