Роберт Лав - Разработка ядра Linux

do {

unsigned long lost;

seq = read_seqbegin(&xtime_lock);

usec = timer->get_offset();

lost = jiffies — wall_jiffies;

if (lost)

usec += lost * (1000000 / HZ);

sec = xtime.tv_sec;

usec += (xtime.tv_nsec / 1000);

} while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));

Этот цикл повторяется до тех пор, пока не будет гарантии того, что во время считывания данных не было записи. Если во время выполнения цикла приходит прерывание таймера и переменная xtimeобновляется во время выполнения цикла, возвращаемый номер последовательности будет неправильным и цикл повторится снова.

Главный пользовательский интерфейс для получения значения абсолютного времени — это системный вызов gettimeofday(), который реализован как функция sys_gettimeofday()следующим образом.

asmlinkage long sys_gettimeofday(struct timeval *tv,

struct timezone *tz) {

if (likely(tv !=NULL)) {

struct timeval_ktv;

do_gettimeofday(&ktv);

if (copy_to_userftv, &ktv, sizeof(ktv))

return -EFAULT;

}

if (unlikely(tz != NULL)) {

if (copy_to_user(tz, &sys_tz, sizeof(sys_tz)))

return -EFAULT;

}

return 0;

}

Если из пространства пользователя передано ненулевое значение параметра tv, то вызывается аппаратно-зависимая функция do_gettimeofday(). Эта функция главным образом выполняет цикл считывания переменной xtime, который был только что рассмотрен. Аналогично, если параметр tzне равен нулю, пользователю возвращается значение часового пояса (time zone), в котором находится операционная система. Этот параметр хранится в переменной sys_tz. Если при копировании в пространство пользователя значения абсолютного времени или часового пояса возникли ошибки, то функция возвращает значение -EFAULT. В случае успеха возвращается нулевое значение.

Ядро предоставляет системный вызов time() [58] ля некоторых аппаратных платформ функция sys_time() не реализована, а вместо этого она эмулируется библиотекой функций языка С на основании вызова gettimeofday() . , однако системный вызов gettimeofday()полностью перекрывает его возможности. Библиотека функций языка С также предоставляет другие функции, связанные с абсолютным временем, такие как ftime()и ctime().

Системный вызов settimeofday()позволяет установить абсолютное время в указанное значение. Для того чтобы его выполнить, процесс должен иметь возможность использования CAP_SYS_TIME.

Если не считать обновления переменной xtime, то ядро не так часто использует абсолютное время, как пространство пользователя. Одно важное исключение— это код файловых систем, который хранят в индексах файлов значения моментов времени доступа к файлам.

Таймеры (timers), или, как их еще иногда называют, динамические таймеры , или таймеры ядра , необходимы для управления ходом времени в ядре. Коду ядра часто необходимо откладывать выполнение некоторых функций на более позднее время. Здесь намеренно выбрано не очень четкое понятие " позже ". Назначение механизма нижних половин — это не задерживать выполнение, а не выполнять работу прямо сейчас . В связи с этим необходим инструмент, который позволяет задержать выполнение работы на некоторый интервал времени. Если этот интервал времени не очень маленький, но и не очень большой, то решение проблемы — таймеры ядра.

Таймеры очень легко использовать. Необходимо выполнить некоторые начальные действия, указать момент времени окончания ожидания, указать функцию, которая будет выполнена, когда закончится интервал времени ожидания, и активизировать таймер. Указанная функция будет выполнена, когда закончится интервал времени таймера. Таймеры не являются циклическими. Когда заканчивается интервал времени ожидания, таймер ликвидируется. Это одна из причин, почему таймеры называют динамическими [59] Другая причина состоит в том, что в ядрах старых версий (до 2.3) существовали статические таймеры. Такие таймеры создавались во время компиляции, а не во время выполнения. Они имели ограниченные возможности и из-за их отсутствия сейчас никто не огорчается. . Таймеры постоянно создаются и ликвидируются, на количество таймеров не существует ограничений. Использование таймеров очень популярно во всех частях ядра.

Таймеры представлены с помощью структур timer_list, которая определена в файле следующим образом.

struct timer_list {

struct list_head entry; /* таймеры хранятся в связанном списке */

unsigned long expires; /* время окончание срока ожидания в

импульсах системного таймера (jiffies) */

spinlock_t lock; /* блокировка для защиты данного таймера */

void (*function)(unsigned long); /*функция-обработчик таймера */

unsigned long data; /* единственный аргумент обработчика */

struct tvec_t_base_s *base; /* внутренние данные таймера, не трогать! */

};

К счастью, использование таймеров не требует глубокого понимания назначения полей этой структуры. На самом деле, крайне не рекомендуется использовать поля этой структуры не по назначению, чтобы сохранить совместимость с возможными будущими изменениями кода. Ядро предоставляет семейство интерфейсов для работы с таймерами, чтобы упростить эту работу. Все необходимые определения находятся в файле . Большинство реализаций находится в файле kernel/timers.

Первый шаг в создании таймера — это его объявление в следующем виде.

struct timer_list my_timer;

Далее должны быть инициализированы поля структуры, которые предназначены для внутреннего использования. Это делается с помощью вспомогательной функции перед вызовом любых функций, которые работают с таймером.

init_timer(&my_timer);

Далее необходимо заполнить все остальные поля структуры, например, следующим образом.

my_timer.expires = jiffies + delay; /* интервал времени таймера

закончится через delay импульсов */

my_timer.data = 0; /* в функцию-обработчик будет передан параметр,

равный нулю */

my_timer.function = my_function; /* функция, которая будет выполнена,

когда интервал времени таймера истечет */

Значение поля my_timer.expiresуказывает время ожидания в импульсах системного таймера (необходимо указывать абсолютное количество импульсов). Когда текущее значение переменной jiffiesстановится большим или равным значению поля my_timer.expires, вызывается функция-обработчик my_timer.functionс параметром my_timer.data. Как видно из описания структуры timer_list, функция-обработчик должна соответствовать следующему прототипу.

void my_timer_function(unsigned long data);

Параметр dataпозволяет регистрировать несколько таймеров с одним обработчиком и отличать таймеры с различными значениями этого параметра. Если в аргументе нет необходимости, то можно просто указать нулевое (или любое другое) значение.