Linux时间管理之clocksource(1)(2)

筒子比较关心的问题是如何计算，精度如何，其实我不太喜欢这种计算，Kernel总是因为某些原因把代码写的很蛋疼。反正揣摩代码意图要花不少时间，收益嘛其实也不太大.如何实现我也不解释了，我以TSC为例子我评估下这种mult+shift的精度。

#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 
  
typedef unsigned int u32; 
typedef unsigned long long u64; 
  
#define NSEC_PER_SEC 1000000000L 
  
void 
clocks_calc_mult_shift(u32 *mult, u32 *shift, u32 from, u32 to, u32 maxsec) 
{ 
    u64 tmp; 
    u32 sft, sftacc= 32; 
  
    /* 
     * * Calculate the shift factor which is limiting the conversion 
     * * range: 
     * */ 
    tmp = ((u64)maxsec * from) >> 32; 
    while (tmp) { 
            tmp >>=1; 
            sftacc--; 
        } 
  
    /* 
     * * Find the conversion shift/mult pair which has the best 
     * * accuracy and fits the maxsec conversion range: 
     * */ 
    for (sft = 32; sft > 0; sft--) { 
            tmp = (u64) to << sft; 
            tmp += from / 2; 
            //do_p(tmp, from); 
            tmptmp = tmp/from; 
            if ((tmp >> sftacc) == 0) 
                break; 
        } 
    *mult = tmp; 
    *shift = sft; 
} 
  
  
int main() 
{  
    u32 tsc_mult; 
    u32 tsc_shift ; 
  
    u32 tsc_frequency = 2127727000/1000; //TSC frequency(KHz) 
    clocks_calc_mult_shift(&tsc_mult,&tsc_shift,tsc_frequency,NSEC_PER_SEC/1000,600*1000); //NSEC_PER_SEC/1000是因为TSC的注册是clocksource_register_khz 
  
    fprintf(stderr,"mult = %d shift = %d\n",tsc_mult,tsc_shift); 
    return 0; 
} 

600是根据TSC clocksource的MASK算出来的的入参，感兴趣可以自己推算看下结果：

mult = 7885042 shift = 24 
root@manu:~/code/c/self/time# python 
Python 2.7.3 (default, Apr 10 2013, 05:46:21)  
[GCC 4.6.3] on linux2 
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. 
>>> (2127727000*7885042)>>24 
1000000045L 
>>>  

我们知道TSC的frequency是2127727000Hz，如果cycle走过2127727000,就意味过去了1秒,或者说10^9(us)。按照我们的算法得出的时间是1000000045us.。这个误差是多大呢，每走10^9秒，误差是45秒，换句话说，运行257天，产生1秒的计算误差。考虑到NTP的存在,这个运算精度还可以了。

接下来是注册和各大clocksource PK。

各大clocksource会调用clocksource_register_khz或者clocksource_register_hz来注册。

HPET (arch/x86/kernel/hpet) 
---------------------------------------- 
hpet_enable 
|_____hpet_clocksource_register 
           |_____clocksource_register_hz 
  
TSC  (arch/x86/kernel/tsc.c) 
---------------------------------------- 
device_initcall(init_tsc_clocksource); 
  
init_tsc_clocksource 
|_____clocksource_register_khz 
  
  
ACPI_PM(drivers/cloclsource/acpi_pm.c) 
------------------------------------------- 
fs_initcall(init_acpi_pm_clocksource); 
  
init_acpi_pm_clocksource 
|_____clocksource_register_hz 

最终都会调用__clocksource_register_scale. 

int __clocksource_register_scale(struct clocksource *cs, u32 scale, u32 freq) 
{ 
  
    /* Initialize mult/shift and max_idle_ns */ 
    __clocksource_updatefreq_scale(cs, scale, freq); 
  
    /* Add clocksource to the clcoksource list */ 
    mutex_lock(&clocksource_mutex); 
    clocksource_enqueue(cs); 
    clocksource_enqueue_watchdog(cs); 
    clocksource_select(); 
    mutex_unlock(&clocksource_mutex); 
    return 0; 
} 

第一函数是__clocksource_updatefreq_scale，计算shift，mult还有max_idle_ns,前面讲过了。

clocksource_enqueue是将clocksource链入全局链表，根据的是rating,rating高的放前面。

clocksource_select会选择最好的clocksource记录在全局变量curr_clocksource，同时会通知timekeeping，切换最好的clocksource会有内核log：   

manu@manu:~$ dmesg|grep Switching 
[ 0.673002] Switching to clocksource hpet 
[ 1.720643] Switching to clocksource tsc 

clocksource_enqueue_watchdog会将clocksource挂到watchdog链表。watchdog顾名思义，监控所有clocksource：

#define WATCHDOG_INTERVAL (HZ >> 1) 
#define WATCHDOG_THRESHOLD (NSEC_PER_SEC >> 4) 

如果0.5秒内，误差大于0.0625s，表示这个clocksource精度极差,将rating设成0。