Linux内部的时钟处理机制全面剖析(1)(5)

◆3、软件时钟处理

这里所说“软件时钟”指的是软件定时器Software Timers），是一个软件上的概念，是建立在硬件时钟基础之上的。它记录了未来某一时刻要执行的操作函数），并使得当这一时刻真正到来时，这些操作函数）能够被按时执行。举个例子说明：它就像生活中的闹铃，给闹铃设定振铃时间未来的某一时间）后，当时间相当于硬件时钟）更新到这个振铃时间后，闹铃就会振铃。这个振铃时间好比软件时钟的到期时间，振铃这个动作好比软件时钟到期后要执行的函数，而闹铃时间更新好比硬件时钟的更新。

实现软件时钟原理也比较简单：每一次硬件时钟中断到达时，内核更新的 jiffies ，然后将其和软件时钟的到期时间进行比较。如果 jiffies 等于或者大于软件时钟的到期时间，内核就执行软件时钟指定的函数。

接下来的几节会详细介绍 Linux2.6.25 是怎么实现软件时钟的。

3.1 相关数据结构

• struct timer_list ：软件时钟，记录了软件时钟的到期时间以及到期后要执行的操作。具体的成员以及含义见表3-1。
• struct tvec_base ：用于组织、管理软件时钟的结构。在 SMP 系统中，每个 CPU 有一个。具体的成员以及含义参见表3-2。

表3-1 struct timer_list 主要成员

表3-2 struct tvec_base 类型的成员

域名	类型	描述
lock	spinlock_t	用于同步操作
running_timer	struct timer_list *	正在处理的软件时钟
timer_jiffies	unsigned long	当前正在处理的软件时钟到期时间
tv1	struct tvec_root	保存了到期时间从 timer_jiffies 到 timer_jiffies + 之间包括边缘值）的所有软件时钟
tv2	struct tvec	保存了到期时间从 timer_jiffies + 到 timer_jiffies +之间包括边缘值）的 所有软件时钟
tv3	struct tvec	保存了到期时间从 timer_jiffies +到 timer_jiffies +之间包括边缘值）的所有软件时钟
tv4	struct tvec	保存了到期时间从 timer_jiffies +到 timer_jiffies +之间包括边缘值）的所有软件时钟
tv5	struct tvec	保存了到期时间从 timer_jiffies +到 timer_jiffies +之间包括边缘值）的所有软件时钟

注：一个 tick 表示的时间长度为两次硬件时钟中断发生时的时间间隔

其中 tv1 的类型为 struct tvec_root ，tv 2~ tv 5的类型为 struct tvec ，清单3-1显示它们的定义清单3-1 struct tvec_root 和 struct tvec 的定义

可见它们实际上就是类型为 struct list_head 的数组，其中 TVN_SIZE 和 TVR_SIZE 在系统没有配置宏 CONFIG_BASE_SMALL 时分别被定义为64和256。