本篇內(nèi)容主要講解“l(fā)inux的時(shí)間管理和定時(shí)器原理”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“l(fā)inux的時(shí)間管理和定時(shí)器原理”吧!

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linux初始化的時(shí)候，初始化了定時(shí)相關(guān)的代碼。

   
     
 
    
   
void sched_init(void)
{
	...
	// 43是控制字端口，0x36=0x00110110,即二進(jìn)制，方式3，先讀寫低8位再讀寫高8位，選擇計(jì)算器0
	outb_p(0x36,0x43);		/* binary, mode 3, LSB/MSB, ch 0 */
	/*
		寫入初始值，40端口是計(jì)數(shù)通道0，初始值
		的含義是，8253每一個(gè)波動(dòng)，初始值會(huì)減一，減到0則輸出一個(gè)通知，
		LATCH = (1193180/100),1193180是8253的工作頻率，
		一秒鐘波動(dòng)1193180次。(1193180/100)就是(1193180/1000)*10，即
		(1193180/1000)減到0的時(shí)候，過去了1毫秒。乘以10即過去10毫秒。
	*/
	outb_p(LATCH & 0xff , 0x40);	/* LSB */
	// 再寫8位
	outb(LATCH >> 8 , 0x40);	/* MSB */
	// 設(shè)置定時(shí)中斷處理函數(shù)，中斷號(hào)是20,8253會(huì)觸發(fā)該中斷
	set_intr_gate(0x20,&timer_interrupt);
	...
}

_timer_interrupt:
	push %ds		# save ds,es and put kernel data space
	push %es		# into them. %fs is used by _system_call
	push %fs
	pushl %edx		# we save %eax,%ecx,%edx as gcc doesn't
	pushl %ecx		# save those across function calls. %ebx
	pushl %ebx		# is saved as we use that in ret_sys_call
	pushl %eax
	movl $0x10,%eax
	mov %ax,%ds
	mov %ax,%es
	movl $0x17,%eax
	mov %ax,%fs
	incl _jiffies
	movb $0x20,%al		# EOI to interrupt controller #1
	outb %al,$0x20
	movl CS(%esp),%eax
	andl $3,%eax		# %eax is CPL (0 or 3, 0=supervisor)
	pushl %eax
	call _do_timer		# 'do_timer(long CPL)' does everything from
	addl $4,%esp		# task switching to accounting ...
	jmp ret_from_sys_call
   
     
 
    
    

我們看到中斷的時(shí)候執(zhí)行了do_timer函數(shù)，該函數(shù)就是處理定時(shí)器和進(jìn)程調(diào)度的。在此之前我們先看看怎么新增一個(gè)定時(shí)器。

   
     
 
    
   
#define TIME_REQUESTS 64

// 定時(shí)器數(shù)組，其實(shí)是個(gè)鏈表
static struct timer_list {
	long jiffies;
	void (*fn)();
	struct timer_list * next;
} timer_list[TIME_REQUESTS], * next_timer = NULL;

void add_timer(long jiffies, void (*fn)(void))
{
	struct timer_list * p;

	if (!fn)
		return;
	// 關(guān)中斷，防止多個(gè)進(jìn)程”同時(shí)“操作
	cli();
	// 直接到期，直接執(zhí)行回調(diào)
	if (jiffies <= 0)
		(fn)();
	else {
		// 遍歷定時(shí)器數(shù)組，找到一個(gè)空項(xiàng)
		for (p = timer_list ; p < timer_list + TIME_REQUESTS ; p++)
			if (!p->fn)
				break;
		// 沒有空項(xiàng)了
		if (p >= timer_list + TIME_REQUESTS)
			panic("No more time requests free");
		// 給空項(xiàng)賦值
		p->fn = fn;
		p->jiffies = jiffies;
		// 在數(shù)組中形成鏈表
		p->next = next_timer;
		// next_timer指向第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即最早到期的
		next_timer = p;
		/*
			修改鏈表，保證超時(shí)時(shí)間是從小到大的順序
			原理：
				每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是以前面一個(gè)節(jié)點(diǎn)的到時(shí)時(shí)間為坐標(biāo)，節(jié)點(diǎn)里的jiffies即超時(shí)時(shí)間
				是前一個(gè)節(jié)點(diǎn)到期后的多少個(gè)jiffies后該節(jié)點(diǎn)到期。
		*/
		while (p->next && p->next->jiffies < p->jiffies) {
			// 前面的節(jié)點(diǎn)比后面節(jié)點(diǎn)大，則前面節(jié)點(diǎn)減去后面節(jié)點(diǎn)的值，算出偏移值，下面準(zhǔn)備置換位置
			p->jiffies -= p->next->jiffies;
			// 先保存一下
			fn = p->fn;
			// 置換兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的回調(diào)
			p->fn = p->next->fn;
			p->next->fn = fn;
			jiffies = p->jiffies;
			// 置換兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是超時(shí)時(shí)間
			p->jiffies = p->next->jiffies;
			p->next->jiffies = jiffies;
			/*
				到這，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)是最快到期的，還需要更新后續(xù)節(jié)點(diǎn)的值，其實(shí)就是找到一個(gè)合適的位置
				插入，因?yàn)閮?nèi)核是用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的定時(shí)器隊(duì)列，所以是通過置換位置實(shí)現(xiàn)插入，
				如果是鏈表，則直接找到合適的位置，插入即可，所謂合適的位置，
				就是找到第一個(gè)比當(dāng)前節(jié)點(diǎn)大的節(jié)點(diǎn)，插入到他前面。
			*/
			p = p->next;
		}
		/*
			內(nèi)核這里實(shí)現(xiàn)有個(gè)bug，當(dāng)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是最小時(shí)，需要更新原鏈表中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，，
			否則會(huì)導(dǎo)致原鏈表中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的過期時(shí)間延長(zhǎng)，修復(fù)代碼如下：
			if (p->next && p->next->jiffies > p->jiffies) {
				p->next->jiffies = p->next->jiffies - p->jiffies;
			}	
			即更新原鏈表中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于新的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的偏移，剩余的節(jié)點(diǎn)不需要更新，因?yàn)樗鄬?duì)于
			他前面的節(jié)點(diǎn)的偏移不變，但是原鏈表中的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)之前前面沒有節(jié)點(diǎn)，所以偏移就是他自己的值，
			而現(xiàn)在在他前面插入了一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則他的偏移是相對(duì)于前面一個(gè)節(jié)點(diǎn)的偏移
		*/
	}
	sti();
}


   
     
 
    
    

上面是示例圖。這樣就完成了定時(shí)節(jié)點(diǎn)的插入。我們?cè)倩仡^看一下do_timer的代碼，即系統(tǒng)由定時(shí)中斷時(shí)執(zhí)行的代碼。

   
     
 
    
   
void do_timer(long cpl)
{
	...
	// 當(dāng)前在用戶態(tài)，增加用戶態(tài)的執(zhí)行時(shí)間，否則增加該進(jìn)程的系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間
	if (cpl)
		current->utime++;
	else
		current->stime++;
	// next_timer為空說明還沒有定時(shí)節(jié)點(diǎn)
	if (next_timer) {
		// 第一個(gè)節(jié)點(diǎn)減去一個(gè)jiffies，因?yàn)槠渌?jié)點(diǎn)都是相對(duì)第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的偏移，所以其他節(jié)點(diǎn)的值不需要變
		next_timer->jiffies--;
		// 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到期，如果有多個(gè)節(jié)點(diǎn)超時(shí)時(shí)間一樣，即相對(duì)第一個(gè)節(jié)點(diǎn)偏移是0，則會(huì)多次進(jìn)入while循環(huán)
		while (next_timer && next_timer->jiffies <= 0) {
			void (*fn)(void);

			fn = next_timer->fn;
			next_timer->fn = NULL;
			next_timer = next_timer->next;
			(fn)();
		}
	}
	...
	// 進(jìn)程調(diào)度
	schedule();
}
   
     
 
    
    

我們發(fā)現(xiàn)，add_timer的時(shí)候已經(jīng)算好了定時(shí)器的順序是從先到期到后到期的，并且后面的節(jié)點(diǎn)是相對(duì)前面節(jié)點(diǎn)的偏移，所以判斷超時(shí)的時(shí)候，只需要從前往后判斷，如果第一節(jié)點(diǎn)沒到期則后面的也不會(huì)到期，如果第一個(gè)到期，則繼續(xù)判斷下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。把耗時(shí)的操作放到新增節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，因?yàn)樾略龆ú僮魇呛苌偾也活l繁的，但是定時(shí)中斷是頻繁的操作。所以這樣就保證了性能。最后我們還發(fā)現(xiàn)，操作系統(tǒng)就是在這里通過schedule函數(shù)處理進(jìn)程調(diào)度的。即沒10毫秒，系統(tǒng)進(jìn)程一次進(jìn)程調(diào)度。

到此，相信大家對(duì)“l(fā)inux的時(shí)間管理和定時(shí)器原理”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！