Linux內核系統定時器TIMER實現過程分析

Linux系統定時器，在內核中扮演著重要角色。內核的許多重要實現如任務調度，工作隊列等均以系統定時器關系密切。系統定時器能以可編程的頻率中斷處理，這一中斷叫做軟中斷。此頻率即為每秒的定時器節拍數HZ。HZ的越大，說明定時器節拍越小，線程調度的准確性會越高。但HZ設得過大，對一個系統來說並不好，會導CPU開銷過大，反而造成任務調度效率降低。滴答jiffies 變量記錄系統啟動以來，系統定時器已經觸發的次數。也就是說每過一秒jiffies的增量為HZ，一般HZ=100，HZ是可以配置的，在S3C2440 arm linux中配置為200.

下面基於Linux2.6.30.4源碼來探討其實現原理及其過程。

要理解系統定時器實現原理，先來看看關系到系統定時器的各種數據結構，其具體的描述參數。

結構體structtimer_list來描述timer的參數，其數據結構如下：

1. struct timer_list {
2. structlist_head entry; //timer雙向鏈表
3. unsignedlong expires; //timer超時變量
5. void(*function)(unsigned long); //timer超時回調函數 www.linuxidc.com
6. unsignedlong data; //傳遞給回調函數的數據，也就是定時器數據
7. struct tvec_base *base; //timer base向量表用於timer_list的掛載和鏈表管理
8. //timer的一些擴展參數
9. #ifdef CONFIG_TIMER_STATS
10. void*start_site;
11. charstart_comm[16];
12. intstart_pid;
13. #endif
14. #ifdef CONFIG_LOCKDEP
15. structlockdep_map lockdep_map;
16. #endif
17. };

其中：

1. list_entry結構：
2. struct list_head {
3. structlist_head *next, *prev;
4. };
5. tevc_base的結構：
6. struct tvec_base {
7. spinlock_tlock; //自旋鎖lock
8. structtimer_list *running_timer; //指向已經掛載進來的timer_list
9. unsignedlong timer_jiffies; //timer jiffies用於記錄定時器當前jiffies
10. structtvec_root tv1; //5組tvec_base,從tv1~tv5，成員數各不相同
11. structtvec tv2; //其成員數TVR_SIZE,TVN_SIZE決定
12. structtvec tv3;
13. structtvec tv4;
14. structtvec tv5;
15. } ____cacheline_aligned;
17. #define TVN_BITS (CONFIG_BASE_SMALL ? 4 :6)
18. #define TVR_BITS (CONFIG_BASE_SMALL ? 6 :8)
19. #define TVN_SIZE (1 << TVN_BITS)
20. #define TVR_SIZE (1 << TVR_BITS)
21. #define TVN_MASK (TVN_SIZE - 1)
22. #define TVR_MASK (TVR_SIZE - 1)
24. struct tvec {
25. structlist_head vec[TVN_SIZE]; // tv2~t5個數為64的數組
26. };
28. struct tvec_root {
29. structlist_head vec[TVR_SIZE]; //tv1個數為256的數組
30. };