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标题: Linux 时钟处理机制（3）软件时钟处理-2 [打印本页]

作者: look_w 时间: 2018-5-23 17:17 标题: Linux 时钟处理机制（3）软件时钟处理-2

3.3 添加或删除软件时钟在了解了软件时钟的数据组织关系之后，现在来看一下如何添加以及删除一个软件时钟。
3.3.1 添加软件时钟在 Linux 内核中要添加一个软件时钟，首先必须分配 struct timer_list 类型的变量，然后调用函数 add_timer() 将该软件时钟添加到相应调用 add_timer 函数的 CPU 的 base 中。 Add_timer 是对函数 __mod_timer() 的一层包装。函数 __mod_timer() 的代码如清单3-2：
清单3-2 __mod_timer 函数

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int __mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
{
struct tvec_base *base, *new_base;
unsigned long flags;
int ret = 0;
……
base = lock_timer_base(timer, &flags);
if (timer_pending(timer)) {
      detach_timer(timer, 0);
      ret = 1;
}
new_base = __get_cpu_var(tvec_bases);

if (base != new_base) {
      if (likely(base->running_timer != timer)) {
         /* See the comment in lock_timer_base() */
         timer_set_base(timer, NULL);
         spin_unlock(&base->lock);
         base = new_base;
         spin_lock(&base->lock);
         timer_set_base(timer, base);
      }
}
timer->expires = expires;
internal_add_timer(base, timer);
spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
return ret;
}

代码解释：
注：卸载软件时钟的意思是指将软件时钟从软件时钟所在 base 中删除，以后所说的卸载软件时钟也都是这个意思

取得软件时钟所在 base 上的同步锁（ struct tvec_base 变量中的自旋锁），并返回该软件时钟的 base ，保存在 base 变量中
如果该软件时钟处在 pending 状态（在 base 中，准备执行），则卸载该软件时钟
取得本 CPU 上的 base 指针（类型为 struct tvec_base* ），保存在 new_base 中
如果 base 和 new_base 不一样，也就是说软件时钟发生了迁移（从一个 CPU 中移到了另一个 CPU 上），那么如果该软件时钟的处理函数当前没有在迁移之前的那个 CPU 上运行，则先将软件时钟的 base 设置为 NULL ，然后再将该软件时钟的 base 设置为 new_base 。否则，跳到5。
设置软件时钟的到期时间
调用 internal_add_timer 函数将软件时钟添加到软件时钟的 base 中（本 CPU 的 base ）
释放锁

这里有必要详细说明一下软件时钟如何被添加到软件时钟的 base 中的（添加到本 CPU base 的 tv1~tv5 里面），因为这是软件时钟处理的基础。来看函数 internal_add_timer 函数的实现，如清单3-3
清单3-3 internal_add_timer 函数

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static void internal_add_timer(struct tvec_base *base, struct timer_list *timer)
{
unsigned long expires = timer->expires;
unsigned long idx = expires - base->timer_jiffies;
struct list_head *vec;
if (idx < TVR_SIZE) {
      int i = expires & TVR_MASK;
      vec = base->tv1.vec + i;
} else if (idx < 1 << (TVR_BITS + TVN_BITS)) {
      int i = (expires >> TVR_BITS) & TVN_MASK;
      vec = base->tv2.vec + i;
} else if (idx < 1 << (TVR_BITS + 2 * TVN_BITS)) {
      int i = (expires >> (TVR_BITS + TVN_BITS)) & TVN_MASK;
      vec = base->tv3.vec + i;
} else if (idx < 1 << (TVR_BITS + 3 * TVN_BITS)) {
      int i = (expires >> (TVR_BITS + 2 * TVN_BITS)) & TVN_MASK;
      vec = base->tv4.vec + i;
} else if ((signed long) idx < 0) {
      vec = base->tv1.vec + (base->timer_jiffies & TVR_MASK);
} else {
      int i;
      if (idx > 0xffffffffUL) {
         idx = 0xffffffffUL;
         expires = idx + base->timer_jiffies;
      }
      i = (expires >> (TVR_BITS + 3 * TVN_BITS)) & TVN_MASK;
      vec = base->tv5.vec + i;
}
list_add_tail(&timer->entry, vec);
}

代码解释：

计算该软件时钟的到期时间和 timer_jiffies （当前正在处理的软件时钟的到期时间）的差值，作为索引保存到 idx 变量中。
判断 idx 所在的区间，在
- [0, ]或者(, 0)（该软件时钟已经到期），则将要添加到 tv1 中
- [, ]，则将要添加到 tv2 中
- [, ]，则将要添加到 tv3 中
- [, ]，则将要添加到 tv4 中
- [, )，则将要添加到 tv5 中，但实际上最大值为 0xffffffffUL
计算所要加入的具体位置（哪个链表中，即 tv1~tv5 的哪个子链表，参考图3-1）
最后将其添加到相应的链表中

从这个函数可以得知，内核中是按照软件时钟到期时间的相对值（相对于 timer_jiffies 的值）将软件时钟添加到软件时钟所在的 base 中的。
3.3.2 删除软件时钟内核可调用 del_timer 函数删除软件时钟， del_timer 的代码如清单3-4
清单3-4 del_timer 函数

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int del_timer(struct timer_list *timer)
{
struct tvec_base *base;
unsigned long flags;
int ret = 0;
……
if (timer_pending(timer)) {
      base = lock_timer_base(timer, &flags);
      if (timer_pending(timer)) {
         detach_timer(timer, 1);
         ret = 1;
      }
      spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
}
return ret;
}

代码解释：

检测该软件时钟是否处在 pending 状态（在 base 中，准备运行），如果不是则直接函数返回
如果处于 pending 状态，则获得锁
再次检测软件时钟是否处于 pending 状态（该软件时钟可能被卸载了），不是则释放锁然后函数返回
如果还是 pending 状态，则将其卸载，之后释放锁，函数返回

如果在 SMP 系统中，则需使用 del_timer_sync 函数来删除软件时钟。在讲解 del_timer_sync 函数之前，先来看下 try_to_del_timer_sync 函数的实现（该函数被 del_timer_sync 函数使用），其代码如清单3-5
清单3-5 try_to_del_timer_sync 函数

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int try_to_del_timer_sync(struct timer_list *timer)
{
struct tvec_base *base;
unsigned long flags;
int ret = -1;
base = lock_timer_base(timer, &flags);
if (base->running_timer == timer)
      goto out;
ret = 0;
if (timer_pending(timer)) {
      detach_timer(timer, 1);
      ret = 1;
}
out:
spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);
return ret;
}

该函数检测当前运行的软件时钟是不是该软件时钟，如果是，则函数返回-1，表明目前不能删除该软件时钟；如果不是检测该软件时钟是否处于 pending 状态，如果不是，则函数返回0，表明软件时钟已经被卸载，如果处于 pending 状态再把软件时钟卸载，函数返回1，表明成功卸载该软件时钟。
接下来，再来看看函数 del_timer_sync 定义，如清单3-6
清单3-6 del_timer_sync 函数

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int del_timer_sync(struct timer_list *timer)
{
for (;;) {
      int ret = try_to_del_timer_sync(timer);
      if (ret >= 0)
         return ret;
      cpu_relax();
}
}

del_timer_sync 函数无限循环试图卸载该软件时钟，直到该软件时钟能够被成功卸载。从其实现中可以看出：如果一个软件时钟的处理函数正在执行时，对其的卸载操作将会失败。一直等到软件时钟的处理函数运行结束后，卸载操作才会成功。这样避免了在 SMP 系统中一个 CPU 正在执行软件时钟的处理函数，而另一个 CPU 则要将该软件时钟卸载所引发的问题。

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