Linux hrtimer的实现

Linux hrtimer的实现

1. Linux hrtimer的实现方案

Linux hrtimer的实现是依赖硬件(通过可编程定时器来实现)的支持的，而且此定时器有自己的专用寄存器， 硬中断和频率。比如我的板子上的对应参数如下：

Timer at Vir:0xE0100200 = Phy:0xE0100200, using Irq:27, at Freq:250000000，由此可见，其频率为250MHz，所以其精度为:1/250000000=4ns，比系统时钟jiffy(HZ=100,精度为10ms)的精度高得太多了。可是支持此高精度timer是需要付出硬件成本的。即它是一个硬件时钟。这里所说的硬件时钟特指的是硬件计时器时钟。

2. 硬件时钟 数据结构
　　和硬件计时器（本文又称作硬件时钟，区别于软件时钟）相关的数据结构主要有两个：
　　struct clocksource ：对硬件设备的抽象，描述时钟源信息

1. struct clocksource {  
2.     /* 
3.      * First part of structure is read mostly 
4.      */  
5.     char *name;  
6.     struct list_head list;  
7.     int rating;  
8.     cycle_t (*read)(struct clocksource *cs);  
9.     int (*enable)(struct clocksource *cs);  
10.     void (*disable)(struct clocksource *cs);  
11.     cycle_t mask;  
12.     u32 mult;  
13.     u32 shift;  
14.     u64 max_idle_ns;  
15.     unsigned long flags;  
16.     cycle_t (*vread)(void);  
17.     void (*suspend)(struct clocksource *cs);  
18.     void (*resume)(struct clocksource *cs);  
19. #ifdef CONFIG_IA64   
20.     void *fsys_mmio;        /* used by fsyscall asm code */  
21. #define CLKSRC_FSYS_MMIO_SET(mmio, addr)      ((mmio) = (addr))   
22. #else   
23. #define CLKSRC_FSYS_MMIO_SET(mmio, addr)      do { } while (0)   
24. #endif   
25.   
26.     /* 
27.      * Second part is written at each timer interrupt 
28.      * Keep it in a different cache line to dirty no 
29.      * more than one cache line. 
30.      */  
31.     cycle_t cycle_last ____cacheline_aligned_in_smp;  
32.   
33. #ifdef CONFIG_CLOCKSOURCE_WATCHDOG   
34.     /* Watchdog related data, used by the framework */  
35.     struct list_head wd_list;  
36.     cycle_t wd_last;  
37. #endif   
38. };  

struct clock_event_device ：时钟的事件信息，包括当硬件时钟中断发生时要执行那些操作（实际上保存了相应函数的指针）。本文将该结构称作为“时钟事件设备”。

1. /** 
2.  * struct clock_event_device - clock event device descriptor 
3.  * @name:       ptr to clock event name 
4.  * @features:       features 
5.  * @max_delta_ns:   maximum delta value in ns 
6.  * @min_delta_ns:   minimum delta value in ns 
7.  * @mult:       nanosecond to cycles multiplier 
8.  * @shift:      nanoseconds to cycles divisor (power of two) 
9.  * @rating:     variable to rate clock event devices 
10.  * @irq:        IRQ number (only for non CPU local devices) 
11.  * @cpumask:        cpumask to indicate for which CPUs this device works 
12.  * @set_next_event: set next event function 
13.  * @set_mode:       set mode function 
14.  * @event_handler:  Assigned by the framework to be called by the low 
15.  *          level handler of the event source 
16.  * @broadcast:      function to broadcast events 
17.  * @list:       list head for the management code 
18.  * @mode:       operating mode assigned by the management code 
19.  * @next_event:     local storage for the next event in oneshot mode 
20.  * @retries:        number of forced programming retries 
21.  */  
22. struct clock_event_device {  
23.     const char      *name;  
24.     unsigned int        features;  
25.     u64         max_delta_ns;  
26.     u64         min_delta_ns;  
27.     u32         mult;  
28.     u32         shift;  
29.     int         rating;  
30.     int         irq;  
31.     const struct cpumask    *cpumask;  
32.     int         (*set_next_event)(unsigned long evt,  
33.                           struct clock_event_device *);  
34.     void            (*set_mode)(enum clock_event_mode mode,  
35.                         struct clock_event_device *);  
36.     void            (*event_handler)(struct clock_event_device *);  
37.     void            (*broadcast)(const struct cpumask *mask);  
38.     struct list_head    list;  
39.     enum clock_event_mode   mode;  
40.     ktime_t         next_event;  
41.     unsigned long       retries;  
42. };  
43.    

上述两个结构内核源代码中有较详细的注解，分别位于文件 clocksource.h 和 clockchips.h 中。需要特别注意的是结构 clock_event_device 的成员 event_handler ，它指定了当硬件时钟中断发生时，内核应该执行那些操作，也就是真正的时钟中断处理函数。

Linux 内核维护了两个链表，分别存储了系统中所有时钟源的信息和时钟事件设备的信息。这两个链表的表头在内核中分别是 clocksource_list 和 clockevent_devices 。