高精度定时器的实现。

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硬件：PowerPC P1020MBG-PC,linux版本:2.6.35
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几个时间概念及变量定义：(in kernel 3.11 these variables are keeped in "struct timekeeper timekeeper;")

A：struct timespec wall_to_monotonic __attribute__ ((aligned (16)));
   由墙上时间到单调时间转换时使用的中间变量。
B： struct timespec xtime __attribute__ ((aligned (16)));
   表示系统的当前墙上时间与1970年1月1日0时0分0秒的偏移。即如果当前date命令显示时间为1970年1月1日0时0分0秒，则此变量结构体的的sec和nsec元素值均为0.
C：

62 DEFINE_PER_CPU(struct hrtimer_cpu_base, hrtimer_bases) =
  63 {
  64
  65 .clock_base =
  66 {
  67   {
  68    .index = CLOCK_REALTIME,
  69    .get_time = &ktime_get_real,
  70    .resolution = KTIME_LOW_RES,
  71    },
  72    {
  73   .index = CLOCK_MONOTONIC,
  74   .get_time = &ktime_get,
  75   .resolution = KTIME_LOW_RES,
  76   },
  77 }
  78 };

  表示高精度使用的两个时间单位，一个是真实时间，用ktime_get_real函数获取，得到的是纳秒数，与xtime变量换算成纳秒值后相同（由于精度和更新频率的原因会有10微秒级误差）。时间值为自70年以来的偏移纳秒数，公式表示为：
kt = ktime_get_real();
kt.tv.sec = xtime.sec;
kt.tv.nsec = xtime.nsec;

另一个是相对时间，即系统启动后经过的纳秒数，用ktime_get获取，与其它变量关系为：

ktime_get().tv.sec = xtime.sec + wall_to_monotonic.tv_sec;
ktime_get().tv.nsec = xtime.nsec + wall_to_monotonic.tv_nsec

1. 当使用高精度模式时，周期性的TICK中断是由高精度的定时器模拟的，定时的频率为HZ。实现的代码在向高精度的切换过程中，代码流为：
hrtimer_switch_to_hres
   tick_setup_sched_timer
     hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
     ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;

TICK周期函数的执行流程为：
tick_sched_timer
    update_process_times
        run_local_timers
            hrtimer_run_queues
            raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ);
其中：raise_softirq是为了执行低精度模式计时器的需要。
hrtimer_run_queues为了实现低精度模式下高精度定时器的需要，虽然是低精度模式，高精度定时器也被支持，只是不具有高精度模式的高分辨率性能。

2. 当没有高精度模式时钟源支持时，高精度定时器只有低精度性能，下面分析高精度定时器在高精度模式下的实现和使用。
A： 初始化的流程图为：
hrtimer_init
    __hrtimer_init(timer, clock_id, mode)
此函数只是对定时器的时基赋值，即：timer->base = &cpu_base->clock_base[clock_id];
B：启动定时器的流程为：
hrtimer_start       
    __hrtimer_start_range_ns(timer, tim, 0, mode, 1);
         hrtimer_enqueue_reprogram
             hrtimer_reprogram
hrtimer_enqueue_reprogram函数不是一定被调用，在当前定时器为最早到期定期时器并且当前的CPU是定时器的CPU时会被调用，以用来重新设置下次时间中断的到期值。如果不重新设置这个值，下次时钟中断产生时，本定时器早已过期。
C：定时器的到期检测点：
如果新加入的定时器为最新到期的定时器，则要对event设备重新编程，以确保这个新定时器不会被漏处理。如果新加入的不是最近到期的，直接返回，它的event中断在hrtimer_interrupt函数中去编程设置。hrtimer_interrupt会检测到期的中断，并直接处理这些中断。然后编程下个中断时间。 __run_hrtimer(timer, &basenow);函数执行定时器函数。
这里会产生一个问题是：如果下一个定时器到期时间已经过了，怎么办？
在内核中如果遇到这种情况，hrtimer_interrupt会继续处理三个过期定时器，如果还有过期时钟，则退出留到下个定时中断再处理，以免此处理占用过多时间。相关代码在hrtimer_interrupt中，为：

1330 /* Reprogramming necessary ? */
1331 if (expires_next.tv64 == KTIME_MAX ||
1332 !tick_program_event(expires_next, 0)) {
1333         cpu_base->hang_detected = 0;
1334         return;
1335 }
1336
1337 /*
1338 * The next timer was already expired due to:
1339 * - tracing
1340 * - long lasting callbacks
1341 * - being scheduled away when running in a VM
1342 *
1343 * We need to prevent that we loop forever in the hrtimer
1344 * interrupt routine. We give it 3 attempts to avoid
1345 * overreacting on some spurious event.
1346 */
1347 now = ktime_get();
1348     cpu_base->nr_retries++;
1349 if (++retries < 3)
1350         goto retry;