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Linux内核驱动之延时---内核超时处理


jiffies 计数器
定时器中断由系统定时硬件以规律地间隔产生; 这个间隔在启动时由内核根据 HZ 值来编程, HZ 是一个体系依赖的值, 每次发生一个时钟中断, 一个内核计数器的值递增. 这个计数器在系统启动时初始化为 0, 因此它代表从最后一次启动以来的时钟嘀哒的数目.

这个计数器和来读取它的实用函数位于 , 尽管你会常常只是包含 ,

#include
unsigned long j, stamp_1, stamp_half, stamp_n;
 
j = jiffies; /* read the current value */
stamp_1 = j + HZ; /* 1 second in the future */
stamp_half = j + HZ/2; /* half a second */
stamp_n = j + n * HZ / 1000; /* n milliseconds */

 

忙等待

如果你想延时执行多个时钟嘀哒, 允许在值中某些疏忽, 最容易的( 尽管不推荐 ) 的实现是一个监视 jiffy 计数器的循环. 这种忙等待实现常常看来象下面的代码, 这里 j1 是 jiffies 的在延时超时的值:

while (time_before(jiffies, j1)){}

 
超时
    到目前为止所展示的次优化的延时循环通过查看 jiffy 计数器而不告诉任何人来工作. 但是最好的实现一个延时的方法, 如你可能猜想的, 常常是请求内核为你做. 有 2 种方法来建立一个基于 jiffy 的超时, 依赖于是否你的驱动在等待其他的事件.

如果你的驱动使用一个等待队列来等待某些其他事件, 但是你也想确保它在一个确定时间段内运行, 可以使用 wait_event_timeout 或者wait_event_interruptible_timeout:

#include
long wait_event_timeout(wait_queue_head_t q, condition, long timeout);
long wait_event_interruptible_timeout(wait_queue_head_t q, condition, long timeout);

这些函数在给定队列上睡眠, 但是它们在超时(以 jiffies 表示)到后返回. 因此, 它们实现一个限定的睡眠不会一直睡下去. 注意超时值表示要等待的jiffies 数, 不是一个绝对时间值. 这个值由一个有符号的数表示, 因为它有时是一个相减运算的结果, 尽管这些函数如果提供的超时值是负值通过一个printk 语句抱怨. 如果超时到, 这些函数返回 0; 如果这个进程被其他事件唤醒, 它返回以 jiffies 表示的剩余超时值. 返回值从不会是负值, 甚至如果延时由于系统负载而比期望的值大.

wait_event_timeout 和 wait_event_interruptible_timeout 被设计为有硬件驱动存在, 这里可以用任何一种方法来恢复执行: 或者有人调用 wake_up 在等待队列上, 或者超时到. 这不适用于 jitqueue, 因为没人在等待队列上调用 wake_up ( 毕竟, 没有其他代码知道它 ), 因此这个进程当超时到时一直唤醒. 为适应这个特别的情况, 这里你想延后执行不等待特定事件, 内核提供了 schedule_timeout 函数, 因此你可以避免声明和使用一个多余的等待队列头:

#include
signed long schedule_timeout(signed long timeout);

这里, timeout 是要延时的 jiffies 数. 返回值是 0 除非这个函数在给定的 timeout 流失前返回(响应一个信号). schedule_timeout 请求调用者首先设置当前的进程状态, 因此一个典型调用看来如此:

set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
schedule_timeout (delay);

第一行调用 set_current_state 来设定一些东西以便调度器不会再次运行当前进程, 直到超时将它置回 TASK_RUNNING 状态. 为获得一个不可中断的延时, 使用 TASK_UNINTERRUPTIBLE 代替.

短延时

当一个设备驱动需要处理它的硬件的反应时间, 涉及到的延时常常是最多几个毫秒.

内核函数 ndelay, udelay, 以及 mdelay 对于短延时好用, 分别延后执行指定的纳秒数, 微秒数或者毫秒数. 它们的原型是:

#include
void ndelay(unsigned long nsecs);
void udelay(unsigned long usecs);
void mdelay(unsigned long msecs);

有另一个方法获得毫秒(和更长)延时而不用涉及到忙等待. 文件 声明这些函数:

void msleep(unsigned int millisecs);
unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs);
void ssleep(unsigned int seconds)

前 2 个函数使调用进程进入睡眠给定的毫秒数. 一个对 msleep 的调用是不可中断的; 你能确保进程睡眠至少给定的毫秒数. 如果你的驱动位于一个等待队列并且你想唤醒来打断睡眠, 使用 msleep_interruptible. 从 msleep_interruptible 的返回值正常地是 0; 如果, 但是, 这个进程被提早唤醒, 返回值是在初始请求睡眠周期中剩余的毫秒数. 对 ssleep 的调用使进程进入一个不可中断的睡眠给定的秒数.

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