《深入理解Linux内核》--第六章 定时测量：读书笔记

感想：1）linux内核给用户很多选择选项，为了兼容不同的硬件提供了多种选项，硬件定时器（HPET、TSC），软件定时器。
2)注意处理竞争条件（在多核情况下，会引入在单核情况下不存在的竞争条件，例如，定时器函数在【被删除函数】终止时可能在其他CPU上运行【和删除函数不在一个CPU上】，del_timer_sync()删除指定的定时器后，需要检查定时函数是否还在其他CPU上运行，如果是，则需要等到定时器函数结束） 。
3）在体系结构中分为 全局时钟 和 CPU本地时钟
4) 监管内核代码，依赖于eip寄存器的值，来揭示中断发生前内核在做什么。
5）看门狗的实现依赖于 非屏蔽中断（NMI）,它们在每个CPU上产生周期性的NMI中断。
零、印象深的章节
用tv1，tv2，tv3，tv4，tv5将list_head元素分为在将来2^8-1,2^14-1, 2^20-1, 2^26-1和2^32-1时钟节拍内将要到期的所有动态定时器。（分而治之的思想）

一、全局时钟 和 CPU本地（强调的是CPU内部的，全局的是CPU外部）定时器
全局时钟：RTC、TSC、PIT
CPU本地定时器：HPET、ACPI PMT。
1）RTC：Linux只用RTC来获取时间和日期，可以通过/dev/rtc对设备文件进行操作，可以对RTC编程。
2）TSC:（64位）每个时钟信号到来时加1，其单位与时钟节拍频率有关,如果时钟节拍频率是1GHz，则单位是ns（即每1na增加1）,是计数器（是在上电后工作，RTC可以在断电后工作，RTC有自己的电源）。calibrate_tsc()通过计算一个大约5ms的时间间隔内所产生的时钟信号的 个数 来算出 CPU实际频率。
3）PIT:作用是让用户意思到时间间隔已经过了。 通常使用0X40 ~ 0x43 I/O端口的一个8254CMOS芯片。
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4)HPET:
5)ACPI PMT:时钟信号频率大约--3.58MHz。每个时钟节拍到来时增加一次。

二、常用数据结构
1）定时器对象：timer_opt
{ name,
mark_offset, 上一个节拍的准确时间
get_offset, 上一个节拍开始经过的时间
monotonic_clock, 纳秒数
delay
}
2）jiffies （32位）变量 （Jiffy，英文：瞬间）
系统启动后每次时钟节拍加1（大约50天会回绕wraparound到 0）。
初始化为0xfffb6c20，（-300 000）。大约5分钟内能益出，目的是检查有缺陷的（不能对jiffies作溢出检测）内核代码。
unsigned long long get_jiffies_64(void)
{
unsigned long seq;
unsigned long long ret;
do{
seq=read_seqbegin(&xtime_lock);
ret=jiffies_64;
}while(read_seqretry(&xtime_lock,seq));
return ret;
}
void update_times(void)
{
unsigned long ticks;
ticks= jiffies –wall_jiffies; //wall_jiffies变量存储的xtime变量最后更新时间
if(ticks){
wall_jiffies +=ticks;
update_wall_time
}
calc_load(ticks);
}
3)xtime 变量
保存当前时间和日期，timespec类型的数据结构{tv_sec,tv_nsec}。

三、记录系统负载
1）监管内核代码（readprofiler）
为了确定内核的“热点”hot spot。，内核从堆栈取回中断发生前的eip寄存器的值，用这个值揭示中断发生前内核正在做什么。
内核启动时“profile=N”,2^N表示要监管代码的大小。
/proc/profile中保存采集的数据。
2）检查NMI监视器
四、动态定时器和 间隔定时器
两种类型定时器：动态定时器（只能由内核使用），间隔定时器（可以由进程在用户态创建）
1）动态定时器
struct timer_list{
struct list_head entry;
unsigned long expires; 定时器到期时间
spinlock_t lock;
unsigned long magic;
void (*function) (unsigned long); 定时器到期执行函数的地址
unsigned long data; 传递给定时器函数的参数 （可以存放设备ID，实现处理多个设备驱动程序的超时问题）
tvec_base_t * base;
}
del_singleshot_timer_sync（）函数不能重新激活
typedef struct tvec_t_base_s {
spinlock_t lock;
unsigned long timer_jiffies;
struct timer_list *running_timer;
tvec_root_t tv1; 将来 2^8-1 节拍
tvec_t tv2; 2^14-1
tvec_t tv3; 2^20-1
tvec_t tv4; 2^26-1
tvec_t tv5; 2^32 -1
}tvec_base_t;

if(!index && (!cascade(base, &base->tv2,(base->timer_jiffies>>8)&63)) &&
//将tv2中的所有动态定时器移到base->tv1适当的链表上。
(!cascade(base, &base->tv3,(base->timer_jiffies>>14)&63)) &&
(!cascade(base, &base->tv4,(base->timer_jiffies>>20)&63)) )
cascade(base, &base->tv5,(base->timer_jiffies>>26)&63);

2）延迟函数
udelay()和ndelay()
gettimeofday()
nanosleep()

英文简写含义：
RTC（Real Time Clock），实时时钟。
TSC（Time Stamp Counter），时间戳计数器
PIT（Programmab Interval Timer），可编程间隔定时器
HPET（High Precision Event Timer），高精度事件定时器
ACPI PMT（Advanced Configuration & Power Interface Power Management Timer），ACPI电源管理定时器
APIC（Advanced Programmable Interrupt Controller)
NMI（Non Masked Interrupt) 非屏蔽中断
SMP（Symmetric multiprocessing）