Linux內核系統定時器TIMER實現過程分析

Linux系統定時器，在內核中扮演著重要角色。內核的許多重要實現如任務調度，工作隊列等均以系統定時器關系密切。系統定時器能以可編程的頻率中斷處理，這一中斷叫做軟中斷。此頻率即為每秒的定時器節拍數HZ。HZ的越大，說明定時器節拍越小，線程調度的准確性會越高。但HZ設得過大，對一個系統來說並不好，會導CPU開銷過大，反而造成任務調度效率降低。滴答jiffies 變量記錄系統啟動以來，系統定時器已經觸發的次數。也就是說每過一秒jiffies的增量為HZ，一般HZ=100，HZ是可以配置的，在S3C2440 arm linux中配置為200.

下面基於Linux2.6.30.4源碼來探討其實現原理及其過程。

要理解系統定時器實現原理，先來看看關系到系統定時器的各種數據結構，其具體的描述參數。

結構體structtimer_list來描述timer的參數，其數據結構如下：

1. struct timer_list {  
2.        structlist_head entry;              //timer雙向鏈表   
3.        unsignedlong expires;             //timer超時變量   
4.    
5.        void(*function)(unsigned long);   //timer超時回調函數  www.linuxidc.com 
6.        unsignedlong data;                  //傳遞給回調函數的數據，也就是定時器數據   
7.       struct tvec_base *base;            //timer base向量表用於timer_list的掛載和鏈表管理   
8.                                               //timer的一些擴展參數   
9. #ifdef CONFIG_TIMER_STATS          
10.        void*start_site;  
11.        charstart_comm[16];  
12.        intstart_pid;  
13. #endif   
14. #ifdef CONFIG_LOCKDEP   
15.        structlockdep_map lockdep_map;  
16. #endif   
17. };  

其中：

1. list_entry結構：  
2. struct list_head {  
3.        structlist_head *next, *prev;  
4. };  
5. tevc_base的結構：  
6. struct tvec_base {  
7.        spinlock_tlock;                         //自旋鎖lock   
8.        structtimer_list *running_timer;   //指向已經掛載進來的timer_list   
9.        unsignedlong timer_jiffies;          //timer jiffies用於記錄定時器當前jiffies   
10.        structtvec_root tv1;                  //5組tvec_base,從tv1~tv5，成員數各不相同   
11.        structtvec tv2;                        //其成員數TVR_SIZE,TVN_SIZE決定   
12.        structtvec tv3;  
13.        structtvec tv4;  
14.        structtvec tv5;  
15. } ____cacheline_aligned;  
16.   
17. #define TVN_BITS (CONFIG_BASE_SMALL ? 4 :6)   
18. #define TVR_BITS (CONFIG_BASE_SMALL ? 6 :8)   
19. #define TVN_SIZE (1 << TVN_BITS)   
20. #define TVR_SIZE (1 << TVR_BITS)   
21. #define TVN_MASK (TVN_SIZE - 1)   
22. #define TVR_MASK (TVR_SIZE - 1)   
23.    
24. struct tvec {  
25.        structlist_head vec[TVN_SIZE];   // tv2~t5個數為64的數組   
26. };                              
27.    
28. struct tvec_root {  
29.        structlist_head vec[TVR_SIZE];  //tv1個數為256的數組   
30. };