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标题: Linux 时钟处理机制（3）软件时钟处理-3 [打印本页]

作者: look_w 时间: 2018-5-23 17:18 标题: Linux 时钟处理机制（3）软件时钟处理-3

3.3 时钟的软中断处理软件时钟的处理是在时钟的软中断中进行的。
3.3.1 软中断初始化软中断的一个重要的处理时机是在每个硬件中断处理完成后（参见 irq_exit 函数），且由2.4节的内容可知：在硬件时钟中断处理中，会唤醒时钟的软中断，所以每次硬件时钟中断处理函数执行完成后都要进行时钟的软中断处理。和时钟相关的软中断是 TIMER_SOFTIRQ ，其处理函数为 run_timer_softirq ，该函数用来处理所有的软件时钟。这部分初始化代码在函数 init_timers 中进行，如清单3-7
清单3-7 init_timers 函数

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void __init init_timers(void)
{
……
open_softirq(TIMER_SOFTIRQ, run_timer_softirq, NULL);
}

3.3.2 处理过程函数 run_timer_softirq 所作的工作就是找出所有到期的软件时钟，然后依次执行其处理函数。其代码如清单3-8
清单3-8 run_timer_softirq函数

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static void run_timer_softirq(struct softirq_action *h)
{
struct tvec_base *base = __get_cpu_var(tvec_bases);

hrtimer_run_pending();
if (time_after_eq(jiffies, base->timer_jiffies))
__run_timers(base);
}

函数首先获得到本地 CPU 的 base 。然后检测如果 jiffies
注： hrtimer_run_pending() 函数是高精度时钟的处理。本文暂没有涉及高精度时钟相关的内容。

大于等于 timer_jiffies ，说明可能已经有软件时钟到期了，此
时就要进行软件时钟的处理，调用函数 __run_timers 进行处
理。如果 jiffies 小于 timer_jiffies ，表明没有软件时钟到期，
则不用对软件时钟进行处理。函数返回。
接下来看一下函数 __run_timers 都作了些什么，如清单3-9
清单3-9 __run_timers函数

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static inline void __run_timers(struct tvec_base *base)
{
……
spin_lock_irq(&base->lock);
while (time_after_eq(jiffies, base->timer_jiffies)) {
      ……
      int index = base->timer_jiffies & TVR_MASK;
      if (!index &&
            (!cascade(base, &base->tv2, INDEX(0))) &&
               (!cascade(base, &base->tv3, INDEX(1))) &&
                  !cascade(base, &base->tv4, INDEX(2)))
                     cascade(base, &base->tv5, INDEX(3));
      ++base->timer_jiffies;
      list_replace_init(base->tv1.vec + index, &work_list);
      while (!list_empty(head)) {
         ……
         timer = list_first_entry(head, struct timer_list,entry);
         fn = timer->function;
         data = timer->data;
         ……
         set_running_timer(base, timer);
         detach_timer(timer, 1);
         spin_unlock_irq(&base->lock);
         {
            int preempt_count = preempt_count();
            fn(data);
            ……
         }
         spin_lock_irq(&base->lock);
      }
}
set_running_timer(base, NULL);
spin_unlock_irq(&base->lock);
}

代码解释：

获得 base 的同步锁
如果 jiffies 大于等于 timer_jiffies （当前正要处理的软件时钟的到期时间，说明可能有软件时钟到期了），就一直运行3~7，否则跳转至8
计算得到 tv1 的索引，该索引指明当前到期的软件时钟所在 tv1 中的链表（结构参见3.2节），代码：

1	int index = base->timer_jiffies & TVR_MASK;

调用 cascade 函数对软件时钟进行必要的调整（稍后会介绍调整的过程）
使得 timer_jiffies 的数值增加1
取出相应的软件时钟链表
遍历该链表，对每个元素进行如下操作

设置当前软件时钟为 base 中正在运行的软件时钟（即保存当前软件时钟到 base-> running_timer 成员中）
将当前软件时钟从链表中删除，即卸载该软件时钟
释放锁，执行软件时钟处理程序
再次获得锁

设置当前 base 中不存在正在运行的软件时钟
释放锁

3.3.3 软件时钟调整过程函数 cascade 用于调整软件时钟（这个调整过程是指：将马上就要到期的软件时钟从其所在的链表中删除，重新计算到期时间的相对值（到期时间 - timer_jiffies ），然后根据该值重新插入到 base 中）。注意到在软件时钟处理过程中，每次都是从 tv1 中取出一个链表进行处理，而不是从 tv2~tv5 中取，所以对软件时钟就要进行必要的调整。
在讲解 cascade 函数之前，再从直观上理解下为什么需要进行调整。所有软件时钟都是按照其到期时间的相对值（相对于 timer_jiffies ）被调加到 base 中的。但是 timer_jiffies 的数值都会在处理中增加1（如3.3.2节所示），也就是说这个相对值会随着处理发生变化，当这个相对值小于等于256时，就要将软件时钟从 tv2~tv5 中转移到 tv1 中（ tv1 中保存着下256个 tick 内到期的所有软件时钟）。
函数 cascade 的实现如清单3-10
清单3-10 cascade 函数

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static int cascade(struct tvec_base *base, struct tvec *tv, int index)
{
struct timer_list *timer, *tmp;
struct list_head tv_list;
list_replace_init(tv->vec + index, &tv_list);
list_for_each_entry_safe(timer, tmp, &tv_list, entry) {
……
internal_add_timer(base, timer);
}
return index;
}

该函数根据索引，取出相应的 tv （ tv2~tv5 ）中的链表，然后遍历链表每一个元素。按照其到期时间重新将软件时钟加入到软件时钟的 base 中。该函数返回 tv 中被调整的链表索引值（参见图3-1）。
清单3-9中调整软件时钟的代码如下：

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int index = base->timer_jiffies & TVR_MASK;
if (!index &&
   (!cascade(base, &base->tv2, INDEX(0))) &&
      (!cascade(base, &base->tv3, INDEX(1))) &&
         !cascade(base, &base->tv4, INDEX(2)))
            cascade(base, &base->tv5, INDEX(3));

这部分代码表明：如果 index 有0再到0时（ index 是对 timer_jiffies 取模），说明时间已经过了256个 tick ，这时要把 tv2 中软件时钟转移到 tv1 中。如果 index 和第一个 cascade 函数的返回值都从0再到到0时，说明时间已经过了256*64个 tick ，这时要把 tv3 中软件时钟转移到 tv1 或者 tv2 中。之后的调整过程依次类推。

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