人们习惯用于表示时间的方法是:年、月、日、时、分、秒、毫秒、星期等等,但是在内核中,为了软件逻辑和代码的方便性,它使用了一些不同的时间表示方法,并为这些表示方法定义了相应的变量和数据结构,本节的内容就是阐述这些表示方法的意义和区别。
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1. jiffies
内核用jiffies变量记录系统启动以来经过的时钟滴答数,它的声明如下:
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extern u64 __jiffy_data jiffies_64;
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extern unsigned long volatile __jiffy_data jiffies;
可见,在32位的系统上,jiffies是一个32位的无符号数,系统每过1/HZ秒,jiffies的值就会加1,最终该变量可能会溢出,所以内核同时又定义了一个64位的变量jiffies_64,链接的脚本保证jiffies变量和jiffies_64变量的内存地址是相同的,通常,我们可以直接访问jiffies变量,但是要获得jiffies_64变量,必须通过辅助函数get_jiffies_64来实现。jiffies是内核的低精度定时器的计时单位,所以内核配置的HZ数决定了低精度定时器的精度,如果HZ数被设定为1000,那么,低精度定时器(timer_list)的精度就是1ms=1/1000秒。因为jiffies变量可能存在溢出的问题,所以在用基于jiffies进行比较时,应该使用以下辅助宏来实现:
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time_after(a,b)
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time_before(a,b)
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time_after_eq(a,b)
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time_before_eq(a,b)
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time_in_range(a,b,c)
同时,内核还提供了一些辅助函数用于jiffies和毫秒以及纳秒之间的转换:
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unsigned int jiffies_to_msecs(const unsigned long j);
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unsigned int jiffies_to_usecs(const unsigned long j);
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unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m);
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unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u);
2. struct timeval
timeval由秒和微秒组成,它的定义如下:
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struct timeval {
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__kernel_time_t tv_sec;
-
__kernel_suseconds_t tv_usec;
-
};
__kernel_time_t
和
__kernel_suseconds_t 实际上都是long型的整数。gettimeofday和settimeofday使用timeval作为时间单位。
3. struct timespec
timespec由秒和纳秒组成,它的定义如下:
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struct timespec {
-
__kernel_time_t tv_sec;
-
long tv_nsec;
-
};
同样地,内核也提供了一些辅助函数用于jiffies、timeval、timespec之间的转换:
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static inline int timespec_equal(const struct timespec *a, const struct timespec *b);
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static inline int timespec_compare(const struct timespec *lhs, const struct timespec *rhs);
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static inline int timeval_compare(const struct timeval *lhs, const struct timeval *rhs);
-
extern unsigned long mktime(const unsigned int year, const unsigned int mon,
-
const unsigned int day, const unsigned int hour,
-
const unsigned int min, const unsigned int sec);
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extern void set_normalized_timespec(struct timespec *ts, time_t sec, s64 nsec);
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static inline struct timespec timespec_add(struct timespec lhs, struct timespec rhs);
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static inline struct timespec timespec_sub(struct timespec lhs, struct timespec rhs);
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static inline s64 timespec_to_ns(const struct timespec *ts);
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static inline s64 timeval_to_ns(const struct timeval *tv);
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extern struct timespec ns_to_timespec(const s64 nsec);
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extern struct timeval ns_to_timeval(const s64 nsec);
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static __always_inline void timespec_add_ns(struct timespec *a, u64 ns);
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unsigned long timespec_to_jiffies(const struct timespec *value);
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void jiffies_to_timespec(const unsigned long jiffies, struct timespec *value);
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unsigned long timeval_to_jiffies(const struct timeval *value);
-
void jiffies_to_timeval(const unsigned long jiffies, struct timeval *value);
timekeeper中的xtime字段用timespec作为时间单位。
4. struct ktime
linux的通用时间架构用ktime来表示时间,为了兼容32位和64位以及big-little endian系统,ktime结构被定义如下:
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union ktime {
-
s64 tv64;
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#if BITS_PER_LONG != 64 && !defined(CONFIG_KTIME_SCALAR)
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struct {
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# ifdef __BIG_ENDIAN
-
s32 sec, nsec;
-
# else
-
s32 nsec, sec;
-
# endif
-
} tv;
-
#endif
-
};
64位的系统可以直接访问tv64字段,单位是纳秒,32位的系统则被拆分为两个字段:sec和nsec,并且照顾了大小端的不同。高精度定时器通常用ktime作为计时单位。下面是一些辅助函数用于计算和转换:
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ktime_t ktime_set(const long secs, const unsigned long nsecs);
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ktime_t ktime_sub(const ktime_t lhs, const ktime_t rhs);
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ktime_t ktime_add(const ktime_t add1, const ktime_t add2);
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ktime_t ktime_add_ns(const ktime_t kt, u64 nsec);
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ktime_t ktime_sub_ns(const ktime_t kt, u64 nsec);
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ktime_t timespec_to_ktime(const struct timespec ts);
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ktime_t timeval_to_ktime(const struct timeval tv);
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struct timespec ktime_to_timespec(const ktime_t kt);
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struct timeval ktime_to_timeval(const ktime_t kt);
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s64 ktime_to_ns(const ktime_t kt);
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int ktime_equal(const ktime_t cmp1, const ktime_t cmp2);
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s64 ktime_to_us(const ktime_t kt);
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s64 ktime_to_ms(const ktime_t kt);
-
ktime_t ns_to_ktime(u64 ns);
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