linux 2.6.23时钟中断与调度分析(3)

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实现软件时钟原理也比较简单：每一次硬件时钟中断到达时，内核更新的 jiffies ，然后将其和软件时钟的到期时间进行比较。如果 jiffies 等于或者大于软件时钟的到期时间，内核就执行软件时钟指定的函数。

接下来的几节会详细介绍 Linux2.6.23 是怎么实现软件时钟的。

• struct timer_list ：软件时钟，记录了软件时钟的到期时间以及到期后要执行的操作。
• 
  
• struct tvec_base ：用于组织、管理软件时钟的结构。在 SMP 系统中，每个 CPU 有一个。

域名	类型	描述
entry	struct list_head	所在的链表
expires	unsigned long	到期时间，以 tick 为单位
function	void (*)(unsigned long)	回调函数，到期后执行的操作
data	unsigned long	回调函数的参数
base	struct tvec_base *	记录该软件时钟所在的 struct tvec_base 变量

注：一个 tick 表示的时间长度为两次硬件时钟中断发生时的时间间隔

域名	类型	描述
lock	spinlock_t	用于同步操作
running_timer	struct timer_list *	正在处理的软件时钟
timer_jiffies	unsigned long	当前正在处理的软件时钟到期时间
tv1	struct tvec_root	保存了到期时间从 timer_jiffies 到 timer_jiffies + 之间（包括边缘值）的所有软件时钟
tv2	struct tvec	保存了到期时间从 timer_jiffies + 到 timer_jiffies +之间（包括边缘值）的 所有软件时钟
tv3	struct tvec	保存了到期时间从 timer_jiffies +到 timer_jiffies +之间（包括边缘值）的所有软件时钟
tv4	struct tvec	保存了到期时间从 timer_jiffies +到 timer_jiffies +之间（包括边缘值）的所有软件时钟
tv5	struct tvec	保存了到期时间从 timer_jiffies +到 timer_jiffies +之间（包括边缘值）的所有软件时钟

其中 tv1 的类型为 struct tvec_root ，tv 2~ tv 5的类型为 struct tvec .

struct tvec {
	struct list_head vec[TVN_SIZE];
};

struct tvec_root {
	struct list_head vec[TVR_SIZE];
};

可见它们实际上就是类型为 struct list_head 的数组，其中 TVN_SIZE 和 TVR_SIZE 在系统没有配置宏 CONFIG_BASE_SMALL 时分别被定义为64和256。

从图中可以清楚地看出：软件时钟（ struct timer_list ，在图中由 timer 表示）以双向链表（ struct list_head ）的形式，按照它们的到期时间保存相应的（ tv1~tv5 ）中。tv1 中保存了相对于 timer_jiffies 下256个 tick 时间内到期的所有软件时钟； tv2 中保存了相对于 timer_jiffies 下256*64个 tick 时间内到期的所有软件时钟； tv3 中保存了相对于 timer_jiffies 下256*64*64个 tick 时间内到期的所有软件时钟； tv4 中保存了相对于 timer_jiffies 下256*64*64*64个 tick 时间内到期的所有软件时钟； tv5 中保存了相对于 timer_jiffies 下256*64*64*64*64个 tick 时间内到期的所有软件时钟。具体的说，从静态的角度看，假设 timer_jiffies 为0，那么 tv1[0] 保存着当前到期（到期时间等于 timer_jiffies ）的软件时钟（需要马上被处理）， tv1[1] 保存着下一个 tick 到达时，到期的所有软件时钟， tv1[n] （0<= n <=255）保存着下 n 个 tick 到达时，到期的所有软件时钟。而 tv2[0] 则保存着下256到511个 tick 之间到期所有软件时钟， tv2[1] 保存着下512到767个 tick 之间到期的所有软件时钟， tv2[n] （0<= n <=63）保存着下256*(n+1)到256*(n+2)-1个 tick 之间到达的所有软件时钟。 tv3~tv5 依次类推。

注：本章主要摘自IBM资料，下章主要对软时钟中断代码分析

资料：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-clocks/index.html