對 Linux 系統(tǒng)來說，時(shí)鐘和計(jì)時(shí)器是兩個(gè)十分重要的概念。時(shí)鐘反應(yīng)的是絕對時(shí)間，也可認(rèn)為是實(shí)時(shí)時(shí)間。計(jì)時(shí)器反應(yīng)的則是相對時(shí)間，即相對于系統(tǒng)啟動(dòng)后的計(jì)時(shí)。操作系統(tǒng)內(nèi)核需要管理運(yùn)行時(shí)間（uptime）和墻上時(shí)間（wall time），而內(nèi)核中大量事務(wù)需要由時(shí)間驅(qū)動(dòng)。 系統(tǒng)時(shí)鐘

系統(tǒng)內(nèi)核需要借助硬件設(shè)施來管理時(shí)間，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）是用來持久存放系統(tǒng)時(shí)間的設(shè)備，它由主機(jī)電池供電，因此即使關(guān)閉系統(tǒng)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘仍然在持續(xù)工作。

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當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)核從實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）讀取實(shí)時(shí)時(shí)間，并將該時(shí)間轉(zhuǎn)換為自 1970 年 1 月 1 日零時(shí)零分零秒以來所經(jīng)歷的秒數(shù)（即 Linux 時(shí)間秒），并將該秒數(shù)保存在系統(tǒng)變量 xtime 中?？梢哉f實(shí)時(shí)時(shí)鐘的主要作用就是初始化 xtime 變量。

系統(tǒng)計(jì)時(shí)器

系統(tǒng)計(jì)時(shí)器驅(qū)動(dòng)著周期性發(fā)生的事件，在 X86 架構(gòu)的系統(tǒng)中，系統(tǒng)計(jì)時(shí)器通常是一種可編程硬件芯片。系統(tǒng)計(jì)時(shí)器的頻率稱之為節(jié)拍率（tick rate），在內(nèi)核中使用 HZ 變量來表示節(jié)拍率。

對 X86 架構(gòu)系統(tǒng)而言，內(nèi)核版本 2.4 之前，系統(tǒng)計(jì)時(shí)器的節(jié)拍率為 100。自內(nèi)核版本 2.6 開始，系統(tǒng)計(jì)時(shí)器節(jié)拍率設(shè)置為 1000。節(jié)拍率 HZ = 1000 的含義是系統(tǒng)計(jì)時(shí)器每秒鐘可產(chǎn)生 1000 次中斷請求，每一個(gè)計(jì)時(shí)中斷周期稱之為一個(gè)節(jié)拍（tick），也就是說每個(gè)節(jié)拍時(shí)長為 1 秒 / 1000次 = 0.001 秒 = 1 毫秒。節(jié)拍的時(shí)長決定著系統(tǒng)時(shí)間控制的精度，當(dāng)節(jié)拍率從 100 提升到 1000 時(shí)，也就意味著系統(tǒng)計(jì)時(shí)器的精度從 10 毫秒提升到了 1 毫秒，這大大提高了系統(tǒng)對時(shí)間驅(qū)動(dòng)事件調(diào)度的精度。而過于頻繁的時(shí)鐘中斷會(huì)不可避免地增加系統(tǒng)計(jì)時(shí)開銷。

系統(tǒng)計(jì)時(shí)器及其計(jì)時(shí)中斷處理程序是 Linux 內(nèi)核管理機(jī)制的中樞，計(jì)時(shí)中斷處理程序會(huì)定期地處理以下事務(wù)（包含而不限于）：

更新系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間（uptime） 更新墻上時(shí)間（wall time） 在對稱多處理器系統(tǒng)（SMP）上，均衡調(diào)度各處理器上的運(yùn)行隊(duì)列 檢查當(dāng)前進(jìn)程時(shí)間片（time slice）是否耗盡，如果耗盡，則重新調(diào)度 運(yùn)行超時(shí)的動(dòng)態(tài)定時(shí)器 更新資源耗盡和處理器時(shí)間的計(jì)算 節(jié)拍、節(jié)拍率、節(jié)拍數(shù)

運(yùn)行時(shí)的 Linux 內(nèi)核會(huì)周期性地發(fā)出計(jì)時(shí)中斷請求（IRQ），每秒鐘發(fā)出的計(jì)時(shí)中斷請求數(shù)稱之為節(jié)拍率，每次計(jì)時(shí)中斷周期稱之為節(jié)拍，實(shí)際計(jì)時(shí)中斷次數(shù)稱之為節(jié)拍數(shù)。

Linux 內(nèi)核的節(jié)拍率在編譯時(shí)通過變量 HZ 來指定，一般設(shè)置為 100 或 1000，表示每秒中斷 100 次或 1000 次。如果節(jié)拍率設(shè)置為 1000，那么一個(gè)節(jié)拍周期則為 1 秒 / 1000 次 = 1 毫秒。Linux 系統(tǒng)使用變量 jiffies 來記錄系統(tǒng)開機(jī)以來經(jīng)歷的節(jié)拍數(shù)，即從系統(tǒng)啟動(dòng)開始，每發(fā)生一次計(jì)時(shí)中斷，jiffies 則加 1。通過計(jì)算 jiffies 所表示的節(jié)拍數(shù)，便可得到系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。

節(jié)拍數(shù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間

時(shí)間（秒） = 節(jié)拍數(shù) × 節(jié)拍時(shí)長 = 節(jié)拍數(shù) / 節(jié)拍率

時(shí)間轉(zhuǎn)換為節(jié)拍數(shù)

節(jié)拍數(shù) = 時(shí)間（秒） / 節(jié)拍時(shí)長 = 時(shí)間（秒） × 節(jié)拍率

因此若已知系統(tǒng)內(nèi)核 HZ = 1000，jiffies = 1000 時(shí)，便可以快速算出系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間為 jiffies / HZ = 1000 / 1000 = 1 秒。

術(shù)語

名詞	釋義	備注
Real Time Clock (RTC)	實(shí)時(shí)時(shí)鐘
Wall Time	墻上時(shí)鐘	即當(dāng)前實(shí)時(shí)時(shí)間
Uptime	運(yùn)行時(shí)間
Time Slice	時(shí)間片
Timer	計(jì)時(shí)器
Timer Interrupt Request (IRQ)	計(jì)時(shí)中斷請求
HZ	每秒計(jì)時(shí)中斷請求次數(shù)，也可稱為節(jié)拍率（tick rate）	HZ 值一般為 100, 250, 300 或 1000。最常見的為 1000 和 100。
Tick	節(jié)拍	Tick 與 HZ 互為倒數(shù)，表示單次計(jì)時(shí)中斷的時(shí)長。
Jiffies	節(jié)拍數(shù)	表示系統(tǒng)開機(jī)以來的節(jié)拍數(shù)，即經(jīng)歷的 Tick 數(shù)量。
Second (s)	秒
Millisecond (ms)	毫秒	1s = 1000ms
Microsecond (us)	微秒	1ms = 1000us
Nanosecond (ns)	納秒	1us = 1000ns
Picosecond (ps)	皮秒	1ns = 1000ps

Ref.:

Linux 內(nèi)核中的 jiffies 及其作用介紹及 jiffies 等相關(guān)函數(shù)詳解
Linux Kernel - Jiffies
Kernel Timer Systems

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