Роберт Лав - Разработка ядра Linux

Функция udelay()должна вызываться только для небольших задержек, поскольку при большом времени задержки на быстрой машине может возникнуть переполнение в переменных цикла. Общее правило: по возможности не использовать функцию udelay()для задержек, больше одной миллисекунды. Для более продолжительных задержек хорошо работает функция mdelay(). Так же как и другие методы задержки выполнения, основанные на циклах, эти функции (особенно функция mdelay(), так как она дает длительные задержки) должны использоваться, только если это абсолютно необходимо. Следует помнить, что очень плохо использовать циклы задержек, когда удерживается блокировка или запрещены прерывания, потому что это очень сильно влияет на производительность и время реакции системы. Если необходимо обеспечить точное время задержки, то эти функции — наилучшее решение. Обычное использование этих функций — это задержки на не очень короткий период времени, который лежит в микросекундном диапазоне.

Более оптимальный метод задержки выполнения — это использование функции schedule_timeouit(). Этот вызов переводит вызывающее задание в состояние ожидания (sleep) по крайней до тех пор, пока не пройдет указанный период времени. Нет никакой гарантии, что время ожидания будет точно равно указанному значению, гарантируется только, что задержка будет не меньше указанной. Когда проходит указанный период времени, ядро возвращает задание в состояние готовности к выполнению (wake up) и помещает его в очередь выполнения. Использовать эту функцию просто.

/* установить состояние задания в значение прерываемого ожидания */

set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

/* перейти в приостановленное состояние на s секунд */

schedule_timeout(s * HZ);

Единственный параметр функции — это желаемое относительное время, выраженное в количестве импульсов системного таймера. В этом примере задание переводится в прерываемое состояние ожидания, которое будет длиться s секунд. Поскольку задание отмечено как TASK_INTERRUPTIBLE, то оно может быть возвращено к выполнению раньше времени, как только оно получит сигнал. Если не нужно, чтобы код обрабатывал сигналы, то можно использовать состояние TASK_UNINTERRUPTIBLE. Перед вызовом функции schedule_timeout()задание должно быть в одном из этих двух состояний, иначе задание в состояние ожидания переведено не будет.

Следует обратить внимание, что поскольку функция schedule_timeout()использует планировщик, то код, который ее вызывает, должен быть совместим с состоянием ожидания. Обсуждение, посвященное атомарности и переходу в состояние ожидания, приведено в главах 8 и 9. Если коротко, то эту функцию необходимо вызывать в контексте процесса и не удерживать при этом блокировку.

Функция schedule_timeout()достаточно проста. Она просто использует таймеры ядра. Рассмотрим эту функцию подробнее.

signed long schedule_timeout(signed long timeout) {

timer_t timer;

unsigned long expire;

switch (timeout) {

case MAX_SCHEDULE_TIMEOUT:

schedule();

goto out;

default:

if (timeout < 0) {

printk(KERN_ERR "schedule_timeout: wrong timeout "

"value %lx from %p\n", timeout, builtin_return_address(0));

current->state = TASK_RUNNING;

goto out;

}

}

expire = timeout + jiffies;

init_timer(&timer);

timer.expires = expire;

timer.data = (unsigned long) current;

timer.function = process_timeout;

add_timer(&timer);

schedule();

del_timer_sync(&timer);

timeout = expire - jiffies;

out:

return timeout < 0 ? 0 : timeout;

}

Эта функция создает таймер timerи устанавливает время срабатывания в значение timeoutимпульсов системного таймера в будущем. В качестве обработчика таймера устанавливается функция process_timeout(), которая вызывается, когда истекает период времени таймера. Далее таймер активизируется, и вызывается функция schedule(). Так как предполагается, что текущее задание находится в состоянии TASK_INTERRUPTIBLEили TASK_UNINTERRUPTIBLE, то планировщик не будет выполнять текущее задание, а выберет для выполнения другой процесс.

Когда интервал времени таймера истекает, то вызывается функция process_timeout(), которая имеет следующий вид.

void process_timeout(unsigned long data) {

wake_up_process((task_t*)data);

}

Эта функция устанавливает задание в состояние TASK_RUNNINGи помещает его в очередь выполнения.

Когда задание снова планируется на выполнение, то оно возвращается в функцию schedule_timeout()(сразу после вызова функции schedule()). Если задание возвращается к выполнению преждевременно, то таймер ликвидируется. После этого задание возвращается из функции ожидания по тайм-ауту.

Код оператора switch()служит для обработки специальных случаев и не является основной частью функции. Проверка на значение MAX_SCHEDULE_TIMEOUTпозволяет заданию находиться в состоянии ожидания неопределенное время. В этом случае таймер не устанавливается (поскольку нет ограничений на интервал времени ожидания), и сразу же активизируется планировщик. Если вы это применяете, то, наверное, у вас есть лучший способ вернуть задание в состояние выполнения!

В главе 4 рассматривалось, как контекст процесса в ядре может поместить себя в очередь ожидания для того, чтобы ждать наступления некоторого события, а затем вызвать планировщик, который выберет новое задание для выполнения. Если где-то в другом месте произойдет указанное событие, то вызывается функция wake_up()для всех заданий, которые ожидают в очереди. Эти задания возвращаются к выполнению и могут продолжать работу.

Иногда желательно ожидать наступления некоторого события или пока не пройдет определенный интервал времени, в зависимости от того, что наступит раньше, В этом случае код должен просто вызвать функцию schedule_timeout()вместо функции schedule()после того, как он поместил себя в очередь ожидания. Задание будет возвращено к выполнению, когда произойдет желаемое событие или пройдет указанный интервал времени. Код обязательно должен проверить, почему он возвратился к выполнению — это может произойти потому, что произошло событие, прошел интервал времени или был получен сигнал — после этого необходимо соответственным образом продолжить выполнение.

В этой главе были рассмотрены понятия, связанные с представлением о времени в ядре и с тем, как при этом происходит управление абсолютным и относительным ходом времени. Были показаны отличия абсолютного и относительного времени, а также периодических и относительных событий. Далее были рассмотрены прерывания таймера, импульсы таймера, константа HZи переменная jiffies.