在linux内核中获得比jiffies精度更高的时间值

快来打我* 2022-03-26 15:36 238阅读 0赞

内核一般通过jiffies值来获取当前时间。尽管该数值表示的是自上次系统启动到当前的时间间隔，但因为驱动程序的生命期只限于系统的运行期(uptime)，所以也是可行的。驱动程序利用jiffies的当前值来计算不同事件间的时间间隔。硬件给内核提供一个系统定时器用以计算和管理时间，内核通过编程预设系统定时器的频率，即节拍率（tickrate),每一个周期称作一个tick(节拍）。Linux内核从2.5版内核开始把频率从100调高到1000（当然带来了很多优点，  
也有一些缺点）。jiffies是内核中的一个全局变量，用来记录自系统启动一来产生的节拍数。譬如，如果计算系统运行了多长时间，可以用 jiffies/tick rate 来计算。  
  
jiffies定义在文件<linux/jiffies.h>   
  
如果您需要更精确的时间来测量或者记录某些事情的话，内核中有个xtime全局变量，类型是struct timespec \{time\_t tv\_sec; long tv\_nsec;\}按照这个数据结构，它是ns级的。  
  
而且还有一个current\_kernel\_time函数，通过它就可以获取xtime的值。但是xtime是在时钟中断里更新的，而一个tick往往是10ms或者100ms，它只能保证在时钟中断ISR调用时刻，它返回的值是精确到ns级，并不能保证任何一个调用这个函数的时刻都能这样，原因是xtime的更新速度比它差几个数量级。  
  
如果需要精确到微妙级别，可以使用do\_gettimeofday函数。该函数并不返回今天是本周的星期几或类似的信息；它是用微秒值来填充一个指向struct timeval的指针变量。相应的原型如下：  
  
\#include <linux/time.h>  
  
void do\_gettimeofday(struct timeval \*tv);  
  
源码中声明的do\_gettimeofday在Alpha和Sparc之外的体系结构上有“接近微秒级的分辨率” ，在Alpha和Sparc上和jiffies值的分辨率一样。Sparc的移植版本在2.1.34版的内核中升级了，可以支持更细粒度的时间度量。  
  
void do\_gettimeofday(struct timeval \*tv)  
\{  
 unsigned long flags;  
 unsigned long seq;  
 unsigned long nsec, sec, lost;  
  
 do \{  
  seq = read\_seqbegin\_irqsave(&xtime\_lock, flags);  
  usec = system\_timer->offset();  
  
  lost = jiffies - wall\_jiffies;  
  if (lost)  
  usec += lost \* USECS\_PER\_JIFFY;  
  
  sec = xtime.tv\_sec;  
  nsec += xtime.tv\_nsec;  
 \} while (read\_seqretry\_irqrestore(&xtime\_lock, seq, flags));  
  
 /\* usec may have gone up a lot: be safe \*/  
 while (nsec >= 1000000000) \{  
  nsec -= 1000000000;  
  sec++;  
 \}  
  
 tv->tv\_sec = sec;  
 tv->tv\_usec = usec;  
\}  
  
  
从中可以发现，我们只要稍微的修改一下代码就可以达到纳秒的精确度了  
  
void do\_gettimeofday\_nsec(struct timespec \*tv)  
\{  
 unsigned long flags;  
 unsigned long seq;  
 unsigned long usec, sec, lost;  
  
 do \{  
  seq = read\_seqbegin\_irqsave(&xtime\_lock, flags);  
  usec = system\_timer->offset();  
  
  lost = jiffies - wall\_jiffies;  
  if (lost)  
  usec += lost \* USECS\_PER\_JIFFY;  
  
  sec = xtime.tv\_sec;  
  usec += xtime.tv\_nsec / 1000;  
 \} while (read\_seqretry\_irqrestore(&xtime\_lock, seq, flags));  
  
 /\* usec may have gone up a lot: be safe \*/  
 while (usec >= 1000000) \{  
  usec -= 1000000;  
  sec++;  
 \}  
  
 tv->tv\_sec = sec;  
 tv->tv\_usec = usec;  
\}  
  
注意这里使用了不同的时间结构。