linux内核中的时间接口

标签：内核时间接口

    时钟中断：是硬件中的定时器以固定的时间产生一次中断。

    时钟中断频率：1s中的时钟中断次数；

    我们可以通过更改相应的配置，来改变一个系统的时钟中断频率。

   先来看看X86平台上的时钟中断频率：

   有以上可知，内核通过使用 HZ 宏来表示在内核中的时钟频率为CONFIG_HZ,当然我们就可以通过改变

相应的体系结构中的config文件中CONFIG_HZ的值，来调整内核中的时钟频率值。

   如果 CONFIG_HZ=1000的话，内核通过时钟频率所能测出的时间的分辨率为 1ms。

   linux系统中，通过使用 unsigned long jiffies变量或 unsigned long long jiffies_64变量来统计系统自开机以来到当前的时钟中断数。

   由于jiffies、 jiffies_64是系统中的全局变量，所以一般不要直接使用jiffies、jiffies_64变量。可以通过如下的方法使用： 

unsigned long stamp_1, stamp_2, stamp_3,stamp_4;
     stamp_1 = jiffies;
     stamp_2 = stamp_1 + HZ; // 未来的1s，
     stamp_3 = stamp_1 + HZ / 2;  // 未来的0.5s；
     stamp_4 = stamp_1 + n * HZ /1000; // 未来的1ms；

    通过使用如下函数来判断两个变量中的时钟频率值得大小：   

 int time_after(unsigned long a, unsigned long b) 如果 a > b ，返回 1， 否则返回 0；
 
 int time_before(unsigned long a, unsigned long b) 如果 a < b 返回 1， 否则返回0；
 
 int time_after_eq(unsigned long a, unsigned long b) 如果 a >= b 返回 1， 否则返回0；
 
 int time_before_eq(unsigned long a, unsigned long b) 如果 a <= b 返回 1， 否则返回0；

   在内核中是通过时钟中断来管理时间的，即通过jiffies、jiffies_64这两个变量中的值来管理时间的。

   在32位的体系结构体中，jiffies_64这个变量是有两个32位的变量组合而成的。如果直接访问jiffies_64变量肯定不会是原子访问，这就造成了有可能数据不同步的问题。所以要访问jiffies_64的话，最好使用下面这个函数，在32处理器上：

u64 get_jiffies_64(void);

使用方法：
          u64 time;
          time = get_jiffies_64();

   而在用户空间中，用来表示时间的结构体为：

struct timeval
{
     __kernel_time_t  tv_sec ;  // seconds
     __kernel_suseconds_t tv_usec; //microseconds
}

struct timespec
{
     __kernel_time_t tv_sec ; // seconds
     long            tv_nsec ; // nanoseconds;
}

    这两个结构体的区别是：timeval的时间分辨率是：毫秒；

                      timespec的时间分辨率是：纳秒；

    如果想要更精确的时间度的话，使用timespec；

    现在知道，内核与用户空间对时间的表示方法是不同的，那么如果内核时间与用户空间时间进行相互转换；内核中提供了以下几个接口来实现：

unsigned long timespec_to_jiffies( struct timespec *value );
         用于将用户空间时间转换称为内核中的时钟中断数，并将其作为函数的返回值返回。

void jiffies_to_timespec( unsigned long jiffies, struct timespec *value );
         将jiffies或jiffies_64中的时钟中断数，转化为用户空间中的时间值，存入value之中；

unsigend long timeval_to_jiffies( struct timeval *value );

void jiffies_to_timeval( unsigned long jiffies, struct timeval *vlaue );

    我们如何通过年、月、日、小时、分钟、秒等这些信息，将其转换为内核中的jiffies值。

内核也给我们提供了一个接口：

unsigned long mktime( unsigned int year, unsigned int mon, unsigned int day,
                      unsigned int hour, unsigned int min, unsigned int sec);
         这个函数的返回值为时钟中断数；

    直接获取内核中的时间，并将其转换为struct timeval, struct timespec等时间形式；

void do_gettimeofday(struct timeval *value);
    获取内核中的时间，并将其转换为struct timeval存放在value之中；
    当然通过do_gettimeofday()获取的时间的分辨率为1ms;
    
struct timespec current_kernel_time(void);
     获取内核中的时间，并将其转换为struct timespec时间格式；
     
     do_gettimeofday(), current_kernel_time()这两个函数都是通过将内核中的jiffies变量中的时
钟中断数转换为时间的。

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