Linux Inside的计时器和时间管理章节阅读笔记1概述clocksource框架

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我是靠谱客的博主开放冰棍，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Linux Inside的计时器和时间管理章节阅读笔记1概述clocksource框架，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

非标准PC的硬件时钟初始化

1.intel MID
x86_init.timers.wallclock_init = intel_mid_rtc_init;初始化set_time 和 get_time 函数
2.标准设备
.wallclock_init = x86_init_noop,调用x86_init_noop时啥也不做

认识jiffies

linuxkernel的全局变量jiffies记录了自系统启动以来所有的节拍数（节拍：两个时钟中断的间隔时间）

register_refined_jiffies不是硬件相关的函数，这是jiffy的clocksource的注册
在/kernel/time/jiffies.c有两个结构体

struct clocksource clocksource_jiffies与时钟中断频率相同，有点不够精确
struct clocksource refined_jiffies;用CLOCK_TICK_RATE作为shift

注册要用/include/linux/clocksource.h提供的API__clocksource_register

用jiffies来衡量时间

/* 30s 之后 */
jiffies + 30*HZ

/* 2min 之后 */
jiffies + 120*HZ

/* 1ms 之后 */
jiffies + HZ / 1000

jiffies / HZ是系统开机以来的秒数总和

clocksource框架

clocksource是一个计时抽象，为系统提供时间。
结构体定义在include/linux/clocksource.h
这么做的原因？不同的硬件时钟提供不同的资源，一些更加准确的时间测量方法视设备而定。因此需要有进一步的抽象和相关的API来管理时钟资源并且可以独立于时钟中断，因此有了clocksource框架
这么做的目的？支持用户在不同的支持时钟功能的设备中做出选择

如何获取时间

RTC设备
drivers/rtc下的一系列RTC && 不同计算机架构的RTC，如X86下的CMOS/RTC
系统计时器

clocksource结构体

struct clocksource {
	u64			(*read)(struct clocksource *cs);   //返回clocksource框架选择的最好计数器
	u64			mask;                                       //非64位计数器的计数值减法不需要额外的溢出逻辑
	u32			mult;
	u32			shift;                              //mult和shift方便将机器时间转换为纳秒
	u64			max_idle_ns;    //最大空闲时间，开启`CONFIG_NO_HZ`的linux kernel需要有变量约束休眠时间
	u32			maxadj;            //mult的最大调整值
	u32			uncertainty_margin;
#ifdef CONFIG_ARCH_CLOCKSOURCE_DATA  //配置相关
	struct arch_clocksource_data archdata;   
#endif
	u64			max_cycles;   //可能的溢出前的最大cycle value
	const char		*name;  //名字
	struct list_head	list;
	int			rating;          //选时钟资源的
	enum clocksource_ids	id;
	enum vdso_clock_mode	vdso_clock_mode;
	unsigned long		flags;

	int			(*enable)(struct clocksource *cs);//开启
	void			(*disable)(struct clocksource *cs);//关闭
	void			(*suspend)(struct clocksource *cs);//暂停
	void			(*resume)(struct clocksource *cs);//中断后恢复
	void			(*mark_unstable)(struct clocksource *cs);
	void			(*tick_stable)(struct clocksource *cs);

	/* private: */
#ifdef CONFIG_CLOCKSOURCE_WATCHDOG   //配置相关
	/* Watchdog related data, used by the framework */
	struct list_head	wd_list;
	u64			cs_last;
	u64			wd_last;
#endif
	struct module		*owner;     //内核module是clocksource的所有者
};

clocksource注册的实现

前边提到的__clocksource_register，clocksource_register_hz和clocksource_register_khz其具体实现都用到了一个__clocksource_register_scale(cs,scale,freq)

cs 要被安装的时钟源
scale 比例因子
freq 时钟源频率

int __clocksource_register_scale(struct clocksource *cs, u32 scale, u32 freq)
{
        __clocksource_update_freq_scale(cs, scale, freq);   //更新时钟源
        mutex_lock(&clocksource_mutex);                    //获取互斥锁
        clocksource_enqueue(cs);                   //遍历clocksource_list，并给出放置时钟源的位置
        clocksource_enqueue_watchdog(cs);
        clocksource_select();                         //从所有注册的时钟源中选出一个
        mutex_unlock(&clocksource_mutex);
        return 0;
}

__clocksource_update_freq_scale的函数最后会将结果打印到内核缓冲区，可通过dmesg | grep "clocksource:"查看
pr_info("%s: mask: 0x%llx max_cycles: 0x%llx, max_idle_ns: %lld nsn",
cs->name, cs->mask, cs->max_cycles, cs->max_idle_ns);

[root@localhost dev]# dmesg | grep "clocksource:"
[    0.075784] clocksource: refined-jiffies: mask: 0xffffffff max_cycles: 0xffffffff, max_idle_ns: 1910969940391419 ns
[    0.407563] clocksource: hpet: mask: 0xffffffff max_cycles: 0xffffffff, max_idle_ns: 133484882848 ns
[    0.408524] clocksource: tsc-early: mask: 0xffffffffffffffff max_cycles: 0x255cb7d21a7, max_idle_ns: 440795311043 ns
[    0.475495] clocksource: jiffies: mask: 0xffffffff max_cycles: 0xffffffff, max_idle_ns: 1911260446275000 ns
[    0.706655] clocksource: Switched to clocksource tsc-early
[    0.780600] clocksource: acpi_pm: mask: 0xffffff max_cycles: 0xffffff, max_idle_ns: 2085701024 ns
[    2.808292] clocksource: tsc: mask: 0xffffffffffffffff max_cycles: 0x255cb206edb, max_idle_ns: 440795262788 ns

选出最佳时钟源之后,也会打印到开机信息
pr_info(“Switched to clocksource %sn”, best->name);

[root@localhost dev]# dmesg | grep Switched
[    0.706655] clocksource: Switched to clocksource tsc-early
[    2.808655] clocksource: Switched to clocksource tsc

除此以外，clocksource框架还用init_clocksource_sysfs函数给出了sysfs
改函数主要创建了三个文件dev_attr_current_clocksource/ dev_attr_unbind_clocksource /dev_attr_available_clocksource
这样就可以通过命令行来查看一些信息了

[root@localhost dev]# cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/available_clocksource
tsc hpet acpi_pm 
[root@localhost dev]# cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource 
tsc