本次我们就来学习一下这些和时间有关的功能。 1、内核时间管理简介
Linux内核中有大量的函数需要时间管理，比如周期性的调度程序、延时程序、对于我们驱动编写者来说最常用的定时器。硬件定时器提供时钟源，时钟源的频率可以设置，设置好以后就周期性的产生定时中断，系统使用定时中断来计时。中断周期性产生的频率就是系统频率，也叫做节拍率(tickrate)(有的资料也叫系统频率)，比如 1000Hz，100Hz 等等说的就是系统节拍率。系统节拍率是可以设置的，单位是 Hz，我们在编译Linux 内核的时候可以通过图形化界面设置系统节拍率，按照如下路径打开配置界面： -> Kernel Features -> Timer frequency ( [=y]) 可以看出可选的系统节拍率为 100Hz、250Hz、300Hz、1000Hz。在kernel目录下打开。.config 这个文件如下。
打开文件 include/asm-generic/param.h，如下图。定义了一个宏 HZ，宏 HZ 就是 CONFIG_HZ，因此 HZ=300，我们后面编写 Linux 驱动的时候会常常用到 HZ，因为 HZ 表示一秒的节拍数，也就是频率。 定义了一个宏 HZ，宏 HZ 就是 CONFIG_HZ，因此 HZ=100，我们后面编写 Linux驱动的时候会常常用到 HZ，因为 HZ 表示一秒的节拍数，也就是频率。
Linux 内核使用全局变量 jiffies 来记录系统从启动以来的系统节拍数，系统启动的时候会将 jiffies 初始化为 0，jiffies 定义在文件 include/linux/jiffies.h 中，定义如下：
/* * The 64-bit value is not atomic - you MUST NOT read it * without sampling the sequence number in jiffies_lock. * get_jiffies_64() will do this for you as appropriate. */ extern u64 __cacheline_aligned_in_smp jiffies_64; extern unsigned long volatile __cacheline_aligned_in_smp __jiffy_arch_data jiffies;定义了一个 64 位的 jiffies_64。 定义了一个 unsigned long 类型的 32 位的 jiffies。jiffies_64 和 jiffies 其实是同一个东西，jiffies_64 用于 64 位系统，而 jiffies 用于 32位系统。为了兼容不同的硬件，jiffies 其实就是 jiffies_64 的低 32 位，jiffies_64 和 jiffies的结构如图：
前面说了 HZ 表示每秒的节拍数，jiffies 表示系统运行的 jiffies 节拍数，所以 jiffies/HZ 就是系统运行时间，单位为秒。不管是 32 位还是 64 位的 jiffies，都有溢出的风险，溢出以后会重新从 0 开始计数，相当于绕回来了，因此有些资料也将这个现象也叫做绕回。假如 HZ 为最大值 1000 的时候，32 位的 jiffies 只需要 49.7 天就发生了绕回，对于 64 位的 jiffies 来说大概需要5.8 亿年才能绕回，因此 jiffies_64 的绕回忽略不计。处理 32 位 jiffies 的绕回显得尤为重要，Linux 内核提供了如图 所示的几个 API 函数来处理绕回。
如果 unkown 超过 known 的话，time_after 函数返回真，否则返回假。如果 unkown 没有超过 known 的话time_before 函数返回真，否则返回假。time_after_eq 函数和 time_after 函数类似，只是多了判断等于这个条件。同理，time_before_eq 函数和 time_before 函数也类似。
为了方便开发，Linux 内核提供了几个 jiffies 和 ms、us、ns 之间的转换函数，如下图所示： 2 、内核定时器简介
定时器是一个很常用的功能，需要周期性处理的工作都要用到定时器。Linux 内核定时器使用很简单，只需要提供超时时间(相当于定时值)和定时处理函数即可，当超时时间到了以后设置的定时处理函数就会执行，在使用内核定时器的时候要注意一点，内核定时器并不是周期性运行的，超时以后就会自动关闭，因此如果想要实现周期性定时，那么就需要在定时处理函数中重新开启定时器。Linux内核使用 timer_list 结构体表示内核定时器，timer_list 定义在文件include/linux/timer.h中，定义如下：要使用内核定时器首先要先定义一个 timer_list 变量，表示定时器，tiemr_list 结构体的expires 成员变量表示超时时间，单位为节拍数。比如我们现在需要定义一个周期为 2 秒的定时器，那么这个定时器的超时时间就是 jiffies+(2HZ)，因此 expires=jiffies+(2HZ)。function 就是定时器超时以后的定时处理函数，我们要做的工作就放到这个函数里面，需要我们编写这个定时处理函数。
定义好定时器以后还需要通过一系列的 API 函数来初始化此定时器，这些函数如下：
1、init_timer 函数 2、add_timer 函数 3、del_timer 函数 4、del_timer_sync 函数 5、mod_timer 函数
1、init_timer 函数
init_timer 函数负责初始化 timer_list 类型变量，当我们定义了一个 timer_list 变量以后一定要先用 init_timer 初始化一下。init_timer 函数原型如下： void init_timer(struct timer_list *timer) 函数参数和返回值含义如下： timer：要初始化定时器。 返回值：没有返回值。
2、add_timer 函数
add_timer 函数用于向 Linux 内核注册定时器，使用 add_timer函数向内核注册定时器以后，定时器就会开始运行，函数原型如下： void add_timer(struct timer_list *timer) 函数参数和返回值含义如下： timer：要注册的定时器。 返回值：没有返回值。
3、del_timer 函数
del_timer 函数用于删除一个定时器，不管定时器有没有被激活，都可以使用此函数删除。 在多处理器系统上，定时器可能会在其他的处理器上运行，因此在调用 del_timer 函数删除定时 器之前要先等待其他处理器的定时处理器函数退出。del_timer 函数原型如下： int del_timer(structtimer_list * timer) 函数参数和返回值含义如下： timer：要删除的定时器。 返回值：0，定时器还没被激活；1，定时器已经激活。
4、del_timer_sync 函数
del_timer_sync 函数是 del_timer 函数的同步版，会等待其他处理器使用完定时器再删除， del_timer_sync不能使用在中断上下文中。del_timer_sync 函数原型如下所示： int del_timer_sync(structtimer_list *timer) 函数参数和返回值含义如下： timer：要删除的定时器。 返回值：0，定时器还没被激活；1，定时器已经激活。
5、mod_timer 函数
mod_timer 函数用于修改定时值，如果定时器还没有激活的话，mod_timer 函数会激活定时 器！函数原型如下： int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires) 函数参数和返回值含义如下： timer：要修改超时时间(定时值)的定时器。 expires：修改后的超时时间。 返回值：0， 调用mod_timer 函数前定时器未被激活；1，调用 mod_timer 函数前定时器已 被激活。
内核定时器常用的 API 函数就讲这些，内核定时器一般的使用流程如下所示：
struct timer_list timer; /* 定义定时器 */ /* 定时器回调函数 */ void function(unsigned long arg) { /* * 定时器处理代码 */ /* 如果需要定时器周期性运行的话就使用 mod_timer * 函数重新设置超时值并且启动定时器。 */ mod_timer(&dev->timertest, jiffies + msecs_to_jiffies(2000)); } /* 初始化函数 */ void init(void) { init_timer(&timer); /* 初始化定时器 */ timer.function = function; /* 设置定时处理函数 */ timer.expires=jffies + msecs_to_jiffies(2000);/* 超时时间 2 秒 */ timer.data = (unsigned long)&dev; /* 将设备结构体作为参数 */ add_timer(&timer); /* 启动定时器 */ } /* 退出函数 */ void exit(void) { del_timer(&timer); /* 删除定时器 */ /* 或者使用 */ del_timer_sync(&timer); }