操作系统 -- Linux 高精度定时器 Hrtimer

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		struct timer_list timer;
		......
		init_timer(&timer);
		timer.function = _function;
		timer.expires = _expires;
		timer.data = _data;
		add_timer(&timer);
		mod_timer(&timer, jiffies+50);
		del_timer(&timer);

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	void hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t which_clock,
　　　　　　enum hrtimer_mode mode);

	int hrtimer_start(struct hrtimer *timer, ktime_t tim,
　　　　const enum hrtimer_mode mode);

	nt hrtimer_start_range_ns(struct hrtimer *timer, ktime_t tim,
　　　　unsigned long range_ns, const enum hrtimer_mode mode);

	int hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer);  
	
	u64 hrtimer_forward(struct hrtimer *timer, ktime_t now, ktime_t interval);
	static inline u64 hrtimer_forward_now(struct hrtimer *timer,ktime_t interval)

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    hrtimer_run_pending
        tick_check_oneshot_change
            ts->check_clocks
            ts->nohz_mode
            hrtimer_is_hres_enabled
        hrtimer_switch_to_hres

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    CONFIG_RTC_HCTOSYS
    CONFIG_NO_HZ
    CONFIG_HIGH_RES_TIMERS

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	struct hrtimer {
	struct timerqueue_node		node;
	ktime_t				_softexpires;
	enum hrtimer_restart		(*function)(struct hrtimer *);
	struct hrtimer_clock_base	*base;
	unsigned long			state;
        ......
	};
	定时器的到期时间用ktime_t来表示，_softexpires字段记录了时间，定时器一旦到期，function字段指定的回调函数会被调用，该函数的返回值为一个枚举值，它决定了该hrtimer是否需要被重新激活： 
	enum hrtimer_restart {
	HRTIMER_NORESTART,	/* Timer is not restarted */
	HRTIMER_RESTART,	/* Timer must be restarted */
	};
	state字段用于表示hrtimer当前的状态，有几下几种位组合： 
	#define HRTIMER_STATE_INACTIVE	0x00  // 定时器未激活
	#define HRTIMER_STATE_ENQUEUED	0x01  // 定时器已经被排入红黑树中
	#define HRTIMER_STATE_CALLBACK	0x02  // 定时器的回调函数正在被调用
	#define HRTIMER_STATE_MIGRATE	0x04  // 定时器正在CPU之间做迁移
	hrtimer的到期时间可以基于以下几种时间基准系统：
	enum  hrtimer_base_type {
	HRTIMER_BASE_MONOTONIC,  // 单调递增的monotonic时间，不包含休眠时间
	HRTIMER_BASE_REALTIME,   // 平常使用的墙上真实时间
	HRTIMER_BASE_BOOTTIME,   // 单调递增的boottime，包含休眠时间
	HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES, // 用于后续数组的定义
	};
	和低分辨率定时器一样，处于效率和上锁的考虑，每个cpu单独管理属于自己的hrtimer，为此，专门定义了一个结构hrtimer_cpu_base： 
	struct hrtimer_cpu_base {
        ......
	struct hrtimer_clock_base	clock_base[HRTIMER_MAX_CLOCK_BASES];
	};
	其中，clock_base数组为每种时间基准系统都定义了一个hrtimer_clock_base结构，它的定义如下： 
	struct hrtimer_clock_base {
	struct hrtimer_cpu_base	*cpu_base;  // 指向所属cpu的hrtimer_cpu_base结构
        ......
	struct timerqueue_head	active;     // 红黑树，包含了所有使用该时间基准系统的hrtimer
	ktime_t			resolution; // 时间基准系统的分辨率
	ktime_t			(*get_time)(void); // 获取该基准系统的时间函数
	ktime_t			softirq_time;// 当用jiffies
	ktime_t			offset;      // 
	};
	active字段是一个timerqueue_head结构，它实际上是对rbtree的进一步封装：
	struct timerqueue_node {
	struct rb_node node;  // 红黑树的节点
	ktime_t expires;      // 该节点代表队hrtimer的到期时间，与hrtimer结构中的_softexpires稍有不同
	};
	struct timerqueue_head {
	struct rb_root head;          // 红黑树的根节点
	struct timerqueue_node *next; // 该红黑树中最早到期的节点，也就是最左下的节点
	};
	timerqueue_head结构在红黑树的基础上，增加了一个next字段，用于保存树中最先到期的定时器节点，实际上就是树的最左下方的节点，有了next字段，当到期事件到来时，系统不必遍历整个红黑树，只要取出next字段对应的节点进行处理即可。timerqueue_node用于表示一个hrtimer节点，它在标准红黑树节点rb_node的基础上增加了expires字段，该字段和hrtimer中的_softexpires字段一起，设定了hrtimer的到期时间的一个范围，hrtimer可以在hrtimer._softexpires至timerqueue_node.expires之间的任何时刻到期，我们也称timerqueue_node.expires为硬过期时间(hard)，意思很明显：到了此时刻，定时器一定会到期，有了这个范围可以选择，定时器系统可以让范围接近的多个定时器在同一时刻同时到期，这种设计可以降低进程频繁地被hrtimer进行唤醒。经过以上的讨论，我们可以得出以下的图示，它表明了每个cpu上的hrtimer是如何被组织在一起的：

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cat /proc/timer_list | grep .resolution

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int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
{
	struct tick_sched *ts = this_cpu_ptr(&tick_cpu_sched);

	if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
		return 0;
 printk("%s(%d) ts->check_clocks=%dn", __func__, __LINE__, ts->check_clocks);
	if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
		return 0;
 printk("%s(%d) ts->nohz_mode=%dn", __func__, __LINE__, ts->nohz_mode);
	if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
		return 0;
 printk("%s(%d)allow_nohz=%dn", __func__, __LINE__, allow_nohz);
	if (!allow_nohz)
		return 1;
 printk("%s(%d)n", __func__, __LINE__);
	tick_nohz_switch_to_nohz();
	return 0;
}