詳解Linux內核定時器的使用

LINUX內核定時器是核心用來控制在未來某個時間點（基於jiffies）調度執行某個函數的一種機制。此機制的實作位於和kernel/timer.c檔案中。

#被調度的函數肯定是非同步執行的，它類似於一種“軟體中斷”，處於非進程的上下文中。因此，調度函數必須遵守以下規則：

1. 沒有current指針，不允許存取用戶空間。由於不存在進程上下文，相關程式碼和中斷的進程沒有任何關聯。
2. 不能執行休眠或可能引起休眠的函數和調度。
3. 任何被存取的資料結構都應該針對並發存取進行保護，以防止競爭條件。

一旦核心定時器的調度函數運行過一次，就不會再被運行了（相當於自動登出）。但是，可以透過在被調度的函數中重新調度自己來週期運行。

在SMP系統中，調度函數總是在註冊它的相同CPU上運行，以盡可能獲得快取的區域性。

計時器API

#內核定時器的資料結構

struct timer_list {
  struct list_head entry;

  unsigned long expires;
  void (*function)(unsigned long);
  unsigned long data;

  struct tvec_base *base;
  /* ... */
};

其中 expires 欄位表示期望定時器執行的 jiffies 值，到達該 jiffies 值時，會呼叫 function 函數，並傳遞 data 作為參數。當一個定時器被註冊到核心之後，entry 欄位用來連接該定時器到一個核心鍊錶。 base 欄位是核心內部實作所用的。
需要注意的是 expires 的值是32位元的，因為內核定時器並不適用於長的未來時間點。

初始化

在使用 struct timer_list 之前，需要初始化該資料結構，確保所有的欄位都正確地設定。初始化有兩種方法。
方法一：
DEFINE_TIMER(timer_name, function_name, expires_value, data);
此巨集會靜態建立一個名叫 timer_name 核心定時器，並初始化其 function, expires, name 和 base 欄位。

方法二：

struct timer_list mytimer;
setup_timer(&mytimer, (*function)(unsigned long), unsigned long data);
mytimer.expires = jiffies + 5*HZ;
方法3：
struct timer_list mytimer;
init_timer(&mytimer);  
 mytimer ->timer.expires = jiffies + 5*HZ;
 mytimer ->timer.data = (unsigned long) dev;
 mytimer ->timer.function = &corkscrew_timer; /* timer handler */

透過init_timer()動態地定義一個定時器，此後，將處理函數的位址和參數綁定給一個timer_list，
注意，無論用哪種方法初始化，其本質都只是給字段賦值，所以只要在運行 add_timer() 之前，expires, function 和 data 字段都可以直接再修改。
關於上面這些巨集和函數的定義，請參見 include/linux/timer.h。

註冊

計時器要生效，也必須連接到核心專門的鍊錶中，這可以透過 add_timer(struct timer_list *timer) 來實現。

重新註冊

要修改一個計時器的調度時間，可以透過呼叫 mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)。 mod_timer() 會重新註冊定時器到內核，而不管定時器函數是否被運行過。

註銷

註銷一個計時器，可以透過 del_timer(struct timer_list *timer) 或 del_timer_sync(struct timer_list *timer)。其中del_timer_sync 是用在SMP 系統上的（在非SMP系統上，它等於del_timer），當要被註銷的定時器函數正在另一個cpu 上運行時，del_timer_sync() 會等待其運行完，所以這個函數會休眠。另外也應避免它和被調度的函數爭用同一個鎖。對於一個已經被運作過且沒有重新註冊自己的計時器而言，註銷函數其實也沒什麼事可做。

int timer_pending(const struct timer_list *timer)
這個函數用來判斷一個定時器是否被添加到了核心鍊錶中以等待被調度運行。請注意，當一個定時器函數即將要被運行前，核心會把對應的定時器從核心鍊錶中刪除（相當於註銷）

一个简单的例子

#include 
\#include 
\#include 

struct timer_list mytimer;

static void myfunc(unsigned long data)
{
    printk("%s/n", (char *)data);
    mod_timer(&mytimer, jiffies + 2*HZ);
}

static int __init mytimer_init(void)
{
    setup_timer(&mytimer, myfunc, (unsigned long)"Hello, world!");
    mytimer.expires = jiffies + HZ;
    add_timer(&mytimer);

​    return 0;
}

static void __exit mytimer_exit(void)
{
    del_timer(&mytimer);
}

module_init(mytimer_init);
module_exit(mytimer_exit);

例子2
static struct timer_list power_button_poll_timer;

static void power_button_poll(unsigned long dummy)
{
 if (gpio_line_get(N2100_POWER_BUTTON) == 0) {
 ctrl_alt_del();
 return;
 }

 power_button_poll_timer.expires = jiffies + (HZ / 10);
 add_timer(&power_button_poll_timer);
}


static void __init n2100_init_machine(void)
{
；
；
 init_timer(&power_button_poll_timer);
 power_button_poll_timer.function = power_button_poll;
 power_button_poll_timer.expires = jiffies + (HZ / 10);
 add_timer(&power_button_poll_timer);
}

例子3

设备open时初始化和注册定时器

static int corkscrew_open(struct net_device *dev)

{
；
；
 init_timer(&vp->timer);  
 vp->timer.expires = jiffies + media_tbl[dev->if_port].wait;
 vp->timer.data = (unsigned long) dev;
 vp->timer.function = &corkscrew_timer; /* timer handler */
 add_timer(&vp->timer);
：
；
}
定时器超时处理函数，对定时器的超时时间重新赋值

static void corkscrew_timer(unsigned long data)
{
；
；
  vp->timer.expires = jiffies + media_tbl[dev->if_port].wait;
  add_timer(&vp->timer);
；
；
}

设备close时删除定时器
static int corkscrew_close(struct net_device *dev)
{
 ；
；
 del_timer(&vp->timer);
；
；
}


例子4

本例子用DEFINE_TIMER静态创建定时器

\#include 
\#include 
\#include 
\#include 
\#include 
\#include 

static void ledtrig_ide_timerfunc(unsigned long data);

DEFINE_LED_TRIGGER(ledtrig_ide);
static DEFINE_TIMER(ledtrig_ide_timer, ledtrig_ide_timerfunc, 0, 0);
static int ide_activity;
static int ide_lastactivity;

void ledtrig_ide_activity(void)
{
    ide_activity++;
    if (!timer_pending(&ledtrig_ide_timer))
       mod_timer(&ledtrig_ide_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(10));
}
EXPORT_SYMBOL(ledtrig_ide_activity);

static void ledtrig_ide_timerfunc(unsigned long data)
{
    if (ide_lastactivity != ide_activity) {
       ide_lastactivity = ide_activity;
       led_trigger_event(ledtrig_ide, LED_FULL);
       mod_timer(&ledtrig_ide_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(10));
    } else {
       led_trigger_event(ledtrig_ide, LED_OFF);
    }
}

static int __init ledtrig_ide_init(void)
{
    led_trigger_register_simple("ide-disk", &ledtrig_ide);
    return 0;
}

static void __exit ledtrig_ide_exit(void)
{
    led_trigger_unregister_simple(ledtrig_ide);
}

module_init(ledtrig_ide_init);
module_exit(ledtrig_ide_exit);

MODULE_AUTHOR("Richard Purdie ");
MODULE_DESCRIPTION("LED IDE Disk Activity Trigger");
MODULE_LICENSE("GPL");

以上是詳解Linux內核定時器的使用的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！