1.Linux内核中的钟中jiffies及其作用介绍及jiffies等相关函数详解
2.linux内核中的jiffies有哪些作用?
3.linux ARM GIC中断子系统和cpu timer
4.深入Linux C/C++ Timer定时器的实现核心原理
5.linux中断子系统 - linux 中断处理流程
6.时钟中断服务程序的主要操作是什么 时钟中断服务程序的主要操作是啥
Linux内核中的jiffies及其作用介绍及jiffies等相关函数详解
Linux内核中,jiffies与时间管理息息相关。断源首先,钟中了解timeval结构体,断源它由时间秒(tv_sec)和微秒(tv_usec)组成,钟中用于表示时间点。断源源码归林微秒(microsecond)实际上代表的钟中是微秒级的时间,而非毫秒(millisecond)。断源
系统提供了实时时钟(RTC)和内核定时器来处理时间。钟中实时时钟负责持久存储系统时间,断源即便系统关闭后依然能保持计时;而内核定时器则用于计算和管理时间,钟中如执行周期性任务。断源内核定时器的钟中频率通常由HZ宏定义,HZ值决定了每秒的断源时钟中断次数。例如,钟中在Linux 2.6版本中,HZ默认为,意味着每秒有次时钟中断,即每个周期(tick)为1毫秒。
jiffies是内核中记录自系统启动以来的时钟中断次数的全局变量。它是一个位无符号整型volatile变量,以秒为单位计算,可以通过HZ值将其转换为实际的秒数。由于jiffies值的大小限制,它会在大约天后溢出,因此内核提供了jiffies_变量来存储位的jiffies值,以避免溢出问题。获取jiffies_的低位即得到当前的jiffies值,而使用函数get_jiffies_()可以确保数据的原子性。
内核中提供了时间比较宏,如time_after()、time_before()等,用于正确处理jiffies的溢出情况,避免在比较时出现逻辑错误。QCPFinancial源码例如,time_after()宏可以安全地比较两个jiffies值,确保结果的准确性。
内核还支持长延迟操作,如busy-wait(使用time_before()等待某个事件发生)和sleep-wait(使用schedule_timeout()设置超时)。然而,这些操作的精度受限于HZ的值,即每秒的时钟中断次数。在内核空间和用户空间中,HZ提供了最精确的时间控制机制。
对于获取绝对时间(wall time),内核使用实时时钟(RTC)。在系统启动时,RTC时间被读取并存储在xtime变量中。当系统关闭时,xtime中的时间会被写回RTC,确保RTC与系统时间同步。用户空间可以通过函数do_gettimeofday()来读取当前的wall time。
内核定时器与动态定时器共同作用于时间驱动的事件调度。系统定时器通常由硬件时钟中断驱动,动态定时器则是内核管理机制的一部分,用于在指定时间点执行任务。动态定时器的超时检查依赖于系统定时器的时钟中断,从而实现精确的事件调度。
总之,jiffies、实时时钟、内核定时器和动态定时器共同构成了Linux内核中时间管理的核心机制,为系统提供了精确的时间服务和依赖时间的事件调度能力。
linux内核中的jiffies有哪些作用?
Linux内核中的jiffies用于时间管理,如周期性调度、延时及定时器功能。硬件定时器提供时钟源,sentinelfilter源码其频率可调,周期性产生中断,系统借此计时。
中断频率即系统节拍率,称为tick rate,可于编译内核时通过图形界面设置,默认为Hz。系统自启动起,jiffies全局变量记录节拍数,初始值为0,定义于文件include/linux/jiffies.h中。
HZ表示每秒节拍数,因此jiffies除以HZ即得系统运行时间,单位为秒。内核提供了多个jiffies与毫秒、微秒、纳秒的转换函数,用于时间单位间的转换。
linux ARM GIC中断子系统和cpu timer
Linux在ARM GIC中断子系统和CPU timer中实现了中断的高效管理,包括不同类型的中断(SPI、PPI、SGI、LPI)和中断处理流程。本文将详细探讨GIC V3的中断配置、使能,以及Linux驱动中的相关代码示例,同时涉及LPI中断的内存配置和路由机制,以及CPU timer的时钟中断关联。
Linux下的ARM GIC(Generic Interrupt Controller)中断子系统是个关键组件,它负责中断的分发和路由。GIC V3有四种主要的中断类型:SPI(共享外设中断)处理多个CPU的公共设备,PPI(私有外设中断)专供单个CPU,SGI(软件生成中断)用于核间通信,matterjs源码而LPI(局部性特定中断)是GICv3新增,采用消息机制并支持PCIe MSI/MSI-x。
中断流程分为一般和LPI两种,前者涉及多个步骤,后者通过消息传递到相应处理器。Linux驱动中,设备会通过固定HWirq申请中断,驱动会将其转换为系统中断并设置处理函数。
GICV3配置与使能涉及多个寄存器,如GICD_CTLR、GICD_IROUTER等,它们用于控制中断的全局优先级、路由方式和分组。特别是LPI中断,需要在内存中初始化配置和pending表,然后写入相关寄存器以启用。
CPU timer则通过时钟相关寄存器如CNTPS_CVAL_EL1来触发中断,当系统时间戳超过预设值时,中断会被处理。整体而言,Linux与ARM GIC的协作确保了系统的稳定和高效。
深入Linux C/C++ Timer定时器的实现核心原理
深入Linux下的C/C++ Timer定时器实现核心原理
本文探讨Linux环境下C/C++实现定时器的底层原理及其应用。在操作系统层面,Linux并不提供直接用于定时任务的优雅接口,而是依赖于CPU时钟中断来实现定时功能。
定时器的实现依赖CPU时钟中断。时钟中断的精确度决定了定时器的精度上限。内核通过特定的数据结构管理多个定时器,在时钟中断处理中识别哪些定时器已超时,并执行相应的动作。用户空间程序则间接依赖于内核的信号、IO事件、调度机制,jmx源码通过这些间接方式实现定时功能。
实现动态定时器时,常使用数据结构如时间轮、最小堆或红黑树。Linux内核和第三方库如Asio或nginx等,提供了这些算法的具体实现。
在Linux上使用定时功能时,需要借助现有的定时通知函数封装定时器。常见的函数包括alarm()、setitimer()等。这些函数通过信号SIGALRM实现通知,但存在信号处理的复杂性,不适用于多线程环境。而timer_create()/timer_settime()系列函数,提供了较高的精度(纳秒级),并支持指定实时信号和线程ID作为通知机制,但封装起来较为复杂,且需要链接librt库。
考虑到多路复用机制(如select/poll/epoll)在实现定时功能时的优势,它们允许设置超时时间,当监控事件在指定时间内未触发时,轮询函数将返回,具备较好的精度和并发能力。
获取当前时间是实现定时器的关键步骤。常用的函数如time()、ftime()和gettimeofday()各有优劣。其中,clock_gettime()在精度(纳秒级)和系统调用开销方面提供了较好的平衡,且在x-平台上为vdso技术,减少了性能损失。
设计定时器时,选择合适的时间获取函数和定时通知机制是关键。通过使用epoll和其他定时函数结合,可以实现高效、精准的定时功能。
在具体实现上,可以使用优先队列(std::priority_queue)或时间轮等数据结构来管理定时器,以确保在系统事件循环中高效地处理超时事件。优先队列支持高效添加和删除定时器,时间轮则通过将超时时间分配到不同的槽中,实现对定时器的高效管理。
libevent、libco等库提供了解决方案,使用时间轮实现定时器,通过维护一个旋转的指针和多个槽位,实现对定时器的高效管理。时间轮的实现可以显著减少超时事件处理的系统调用次数,从而提高性能。
最后,考虑到性能和资源的使用,timerfd是一种高精度的定时机制,适用于每个超时事件独享一个文件描述符。然而,这种方式可能导致文件描述符资源的浪费。libevent等库提供了更为高效的解决方案,通过共享一个timerfd来管理多个定时器,仅需一个额外的系统调用。
综上,Linux环境下C/C++定时器的实现涵盖了底层原理、数据结构选择、时间获取与处理机制,以及性能优化策略。通过合理选择和优化,可以构建高效、精准的定时器系统。
linux中断子系统 - linux 中断处理流程
当硬件触发中断时,中断信号直接导致处理器执行跳转至中断向量表,进入中断模式(IRQ模式),随后再次跳转至系统模式(svc模式),进行具体的中断处理操作。这一系列模式转换和现场保存操作主要由晦涩难懂的汇编代码实现。在做好必要的准备工作后,调用`handle_arch_irq`函数,最终进入C语言环境进行中断处理。
解释`handle_arch_irq`函数,这是一个平台相关的函数指针。通过`set_handle_irq`函数将其设置为`gic_handle_irq`。在中断发生后,中断处理流程会调用`gic_handle_irq`函数。
`gic_handle_irq`函数包含关键代码逻辑,处理三种类型中断:软件触发中断(SGI)、硬件触发中断(PPI)、以及外部硬件中断(SPI)。SGI用于CPU之间的通信,PPI是CPU独立触发的,典型例子是时钟中断,而SPI是最常见的外部中断。
SGI中断处理相对简单,仅涉及软件处理。PPI和SPI中断则需要考虑GIC的级联问题。系统中存在多个GIC时,需要递归处理。对于PPI和SPI,它们共享处理部分,但SPI处理需要考虑GIC的级联,而PPI处理直接进入SPI处理框架。
中断源信息记录在GIC的`GIC_CPU_INTACK`寄存器中,包括CPU ID和中断ID。SGI中断中CPU ID具有意义,而PPI/SPI中断中CPU ID无意义,仅读取低位获取hwirq。
在处理中断号时,代码执行在一个死循环中,确保中断处理过程中产生的额外中断可以立即处理,而无需重新跳转至中断向量表。当从`GIC_CPU_INTACK`读取的中断号大于等于时,中断处理退出。
处理外设中断如PPI和SPI,调用`handle_domain_irq`函数,传入当前GIC所属domain、hwirq以及pt_regs。内核中存在中断编号(irq),与GIC的interrupt ID不同,存在映射关系,由domain保存。
进一步调用`__handle_domain_irq`函数处理中断,涉及设置中断状态、跳转至中断处理程序、执行软中断和退出中断环境等步骤。中断状态位在进入中断处理阶段时被设置,而非中断结束时。在特定条件下,中断环境会通过`tick broadcast`更新`jiffies`以防止软中断唤醒的误判。
通用中断处理函数`generic_handle_irq`实现核心处理逻辑,通过`irq_to_desc`获取中断描述信息,调用`desc->handle_irq()`回调函数进行处理。
中断回调函数`handle_fasteoi_irq`处理共享中断和级联中断,确保正确执行中断处理程序并进行中断线程化。对于SGI中断,处理流程直接进入IPI中断的特定处理。
IPI中断的响应与触发机制涉及GIC驱动初始化代码中的`set_smp_cross_call`函数,用于配置发送SGI中断的机制。例如,发送唤醒IPI中断时,调用路径涉及`arch_send_wakeup_ipi_mask`、`__smp_cross_call`,最终调用`gic_raise_softirq`函数。
中断处理流程涉及多种中断类型和机制,包括硬件触发、软件触发、级联处理、中断线程化等,确保系统能够高效响应中断,进行必要的操作并恢复至正常执行状态。
参考资料和链接提供进一步学习中断处理流程的资源。
时钟中断服务程序的主要操作是什么 时钟中断服务程序的主要操作是啥
1、时钟中断服务程序的主要操作是linux在内核初始化时调用函数tlrne_1nlt(),对时钟中断进行相关的初始化工作,一旦硬件定时器使用的中断通道irq0初始化完毕,即会定时向处理器发出中断申请,处理器响应该申请后,即会调用时钟中断处理程序tlmer_mterrup()。
2、计算机系统应有两个时钟:实时时钟(rtc)和操作系统(os)时钟,实时时钟是由硬件电路构成的,并由电池供电,因此即使系统断电,也可正常工作。
3、操作系统时钟是操作系统软件维护的时钟系统,操作系统通过读取实时时钟来初始化系 统时钟,此后二者一直保持同步,共同维持着系统的时间。这里的同步,是指操作系统在运行 过程中,每隔一个固定的时间就会刷新或校正实时时钟中的信息。
Linux:jiffies 的前后顺序判断
jiffies 是Linux基于时间中断的计数器,每次时钟中断会自增1。内核中需要判断不同jiffies的先后顺序,如超时判断,通过转换为将来时间的jiffies_future,比较当前jiffies_now是否大于等于jiffies_future以判断超时。
jiffies使用无符号整数保存,可能溢出,如INT_MAX+1变为0,需要正确比较不同jiffies大小。
内核源码实现两个jiffies大小比较。time_after(a, b)判断a是否发生在b后面。((long)(b)-(long)(a)<0)与((long)(a)-(long)(b)>0)等价,后者解释原理。
比较大小需考虑几种情况(假设jiffies用位整数存储,a与b差距<公式)。
若a与b差距>公式,上述大小判断失效。例如,a为公式值,b为0时,a虽在b后面发生,但((long)(a)-(long)(b))却<0。