内核时间子系统的配置

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我是靠谱客的博主暴躁乌龟，最近开发中收集的这篇文章主要介绍内核时间子系统的配置，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

内核中的时间子系统主要向上层提供两种功能，一个就是时间功能，另一个就是timer定时器功能。

时间功能：
时间功能是由内核中的timekeeper模块来负责维护，该模块需要clocksource的支持。内核中的模块划分为如下：
Timekeeper—>clocksource—>hardware

定时器功能：
从原理上说，定时器需要有一个定期到来的tick来驱动它运行，每个tick到来时检查一下定时器是否到时，由此来实现定时器的功能。所以定时器的实现可以分为tick device设备和基于tick device的上层timer定时器实现。在内核中的模块划分如下所示：
timer—>tick device—>clockevent—>hardware

基于tick device的timer定时器还分为两种类型，一种是低精度timer，一种是高精度timer。
低精度timer是旧的内核中的实现，一直延续至今，也就是我们熟悉的基于jiffies系统滴答来实现的，旧的内核中只有这种定时器实现。
高精度timer是为了满足新的需求而诞生的hrtimer。高精度基本可以满足任何情况下的需求了，但是由于历史原因低精度timer不能直接从内核中删除，必须保持兼容性。
一个CPU内可能有多个local clock硬件，但是只会有一个被设置为该CPU的tick设备，每个CPU有且只有一个tick设备。

内核配置

1、通用clock source和clock event的内核配置

（1）clock event是为tick设备提供支持的模块，它分为了新版和旧版两种架构。新架构采用的是通用模型，旧架构采用的是平台相关的实现。
相关的配置项为：CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS和CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BUILD。
如果配置了这两个选项，就会使用新的时间子系统的构架，如果不配置，将使用旧的时间子系统架构。这一项的配置一般是在arch中选择的。比如arch/arm/Kconfig中，而其余的需要根据情况在menuconfig中配置，对应的Kconfig为kernel/kernel/time/Kconfig。

arch/arm/Kconfig
config ARCH_OMAP1
    bool "TI OMAP1"
    depends on MMU
    select ARCH_HAS_CPUFREQ
    select ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
    select ARCH_OMAP
    select ARCH_REQUIRE_GPIOLIB
    select CLKDEV_LOOKUP
    select CLKSRC_MMIO
    select GENERIC_CLOCKEVENTS---选择通用时间框架
    select GENERIC_IRQ_CHIP
    select HAVE_CLK
    select HAVE_IDE
    select IRQ_DOMAIN
    select NEED_MACH_IO_H if PCCARD
    select NEED_MACH_MEMORY_H
    help
      Support for older TI OMAP1 (omap7xx, omap15xx or omap16xx)

如上所示，定义ARCH_OMAP1的时候就已经select GENERIC_CLOCKEVENTS作为时间子系统的框架。

（2）clocksource是为timekeeper提供支持的模块，目前的内核都是使用新的通用框架。不过为了兼容性考虑，kernel也保留了CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET这个配置项.

2、tick device的配置

如果选择了新的时间子系统的软件架构（配置了CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS），那么内核会打开Timers subsystem的配置选项，主要是和tick以及高精度timer配置相关。

tick相关的配置：

CONFIG_HZ_PERIODIC

无论何时，都启用周期性的tick，即便是在系统idle的时候。

CONFIG_NO_HZ_IDLE

Idle dynticks system (tickless idle)。在系统idle的时候，停掉tick。使能该选项会自动使能CONFIG_NO_HZ_COMMON选项。

CONFIG_NO_HZ_FULL

Full dynticks system (tickless)。即便在非idle的状态下，也就是说cpu上还运行在task时，也可能会停掉tick，这个选项和实时应用相关。使能该选项会自动使能CONFIG_NO_HZ_COMMON选项。

上面的三个选项只能是配置其一，上面描述的是新的内核配置方法。对于旧的内核，只有CONFIG_NO_HZ一个配置项，用来配置idle dynticks system（非idle时有周期性tick，idle时无周期性tick），为了兼容旧的系统，新的内核仍然支持了这个选项。

除此之外还有一个用来配置tick模式的选项:

CONFIG_TICK_ONESHOT

如果配置了这个选项，就决定了系统中所有的tick设备都是oneshot mode，否则就是periodic mode。
当配置了CONFIG_NO_HZ_COMMON或者CONFIG_HIGH_RES_TIMERS的时候，这个选项就会一起被配置上，也就是说采用了dynticks或者hrtimer的系统中，它的tick设备模式必须是oneshot类型的。

3、timer模块的配置

CONFIG_HIGH_RES_TIMERS

和高精度timer相关的配置只有一个的配置项。如果配置了高精度hrtimer，那么就会自动配置上CONFIG_TICK_ONESHOT，表示系统只支持one-shot类型的tick device。

4、 time配置示例

选择一个时间子系统的构架：
（1）新的通用时间子系统软件框架（配置了CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS）
（2）传统时间子系统软件框架（不配置CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS，配置CONFIG_ARCH_USES_GETTIMEOFFSET）
除非维护一个旧的系统，否则建议用新的通用时间子系统框架了，这时候可能的配置包括如下几种情况：
（1）使用低精度timer和不停的tick（HZ_PERIODIC）
这种是旧的处理方式
（2）使用低精度timer和dynamic tick（CONFIG_NO_HZ_IDLE）
（3）使用高精度timer和不停的tick（HZ_PERIODIC）
（4）使用高精度timer和dynamic tick（CONFIG_NO_HZ_IDLE）
这种是时下较流行的配置
注：上面描述的dynamic tick指的是Idle dynticks system。我们不考虑Full dynticks system的情况。
采用了dynticks或者hrtimer的系统中，它的tick设备模式必须是oneshot类型的，也就是说上面4种情况，只有第1种情况下的tick 是周期模式的，其他三种都是oneshot mode。