linux驅(qū)動(dòng)之內(nèi)核定時(shí)器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2016-12-01 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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我的環(huán)境：

Fedora 14 內(nèi)核版本為2.6.38.1

開(kāi)發(fā)板:ARM9 TQ2440

移植內(nèi)核版本:linux-2.6.30.4

定時(shí)器在linux內(nèi)核中主要是采用一個(gè)結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)的。但是需要注意定時(shí)器是一個(gè)只運(yùn)行一次的對(duì)象，也就是當(dāng)一個(gè)定時(shí)器結(jié)束以后，還需要重現(xiàn)添加定時(shí)器。但是可以采用mod_timer()函數(shù)動(dòng)態(tài)的改變定時(shí)器到達(dá)時(shí)間。

這個(gè)驅(qū)動(dòng)主要實(shí)現(xiàn)內(nèi)核定時(shí)器的基本操作。內(nèi)核定時(shí)器主要是是通過(guò)下面的結(jié)構(gòu)體struct timer_list實(shí)現(xiàn)。需要的頭文件包括#include，但是在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中不需要包含該頭文件，因?yàn)樵趕ched.h中包含了該頭文件。

struct timer_list {

struct list_head entry;

unsigned long expires;

void (*function)(unsigned long);

unsigned long data;

struct tvec_base *base;

#ifdef CONFIG_TIMER_STATS

void *start_site;

char start_comm[16];

int start_pid;

#endif

#ifdef CONFIG_LOCKDEP

struct lockdep_map lockdep_map;

#endif

};

定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)主要是該結(jié)構(gòu)體的填充和部分函數(shù)的配合即可完成。其中紅色的部分是最主要的幾個(gè)元素，1、expires主要是用來(lái)定義定時(shí)器到期的時(shí)間，通常采用jiffies這個(gè)全局變量和HZ這個(gè)全局變量配合設(shè)置該元素的值。比如expires = jiffies + n*HZ,其中jiffies是自啟動(dòng)以來(lái)的滴答數(shù)，HZ是一秒種的滴答數(shù)。

2、function可以知道是一個(gè)函數(shù)指針，該函數(shù)就是定時(shí)器的處理函數(shù)，類(lèi)似我們?cè)谥袛嘀械闹袛嗪瘮?shù)，其實(shí)定時(shí)器和中斷有很大的相似性。定時(shí)器處理函數(shù)是自己定義的函數(shù)。

3、data通常是實(shí)現(xiàn)參數(shù)的傳遞，從function的參數(shù)類(lèi)型可以知道,data可以作為定時(shí)器處理函數(shù)的參數(shù)。

其他的元素可以通過(guò)內(nèi)核的函數(shù)來(lái)初始化。

初始化函數(shù)為:

init_timer(struct timer_list * timer);

或者直接DEFINE_TIMER宏實(shí)現(xiàn)定義和初始化操作。

#define DEFINE_TIMER(_name, _function, _expires, _data)

struct timer_list _name =

TIMER_INITIALIZER(_function, _expires, _data)

添加定時(shí)器到內(nèi)核的函數(shù):

void add_timer(struct timer_list *timer)

{

BUG_ON(timer_pending(timer));

mod_timer(timer, timer->expires);

}

刪除定時(shí)器函數(shù)，如果定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間還沒(méi)有到達(dá)，那么才可以刪除定時(shí)器：

int del_timer(struct timer_list *timer)

修改定時(shí)器的到達(dá)時(shí)間，該函數(shù)的特點(diǎn)是，不管定時(shí)器是否到達(dá)時(shí)間，都會(huì)重現(xiàn)添加一個(gè)定時(shí)器到內(nèi)核。所以可以在定時(shí)處理函數(shù)中可以調(diào)用該函數(shù)修改需要重新定義的到達(dá)時(shí)間。

int mode_timer(struct timer_list *timer,unsigned long expires)

int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)

{

* This is a common optimization triggered by the

* networking code - if the timer is re-modified

* to be the same thing then just return:

if (timer->expires == expires && timer_pending(timer))

return 1;

/*注意調(diào)用的條件，也就是說(shuō)明當(dāng)前的定時(shí)器為鏈表的最后一個(gè)*/

return __mod_timer(timer, expires, false);

}

static inline int

__mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires, bool pending_only)

{

struct tvec_base *base, *new_base;

unsigned long flags;

int ret;

ret = 0;

timer_stats_timer_set_start_info(timer);

BUG_ON(!timer->function);

base = lock_timer_base(timer, &flags);

if (timer_pending(timer)) {

detach_timer(timer, 0);

ret = 1;

} else {

if (pending_only)

goto out_unlock;

}

debug_timer_activate(timer);

new_base = __get_cpu_var(tvec_bases);

if (base != new_base) {

* We are trying to schedule the timer on the local CPU.

* However we cant change timers base while it is running,

* otherwise del_timer_sync() cant detect that the timers

* handler yet has not finished. This also guarantees that

* the timer is serialized wrt itself.

if (likely(base->running_timer != timer)) {

/* See the comment in lock_timer_base() */

timer_set_base(timer, NULL);

spin_unlock(&base->lock);

base = new_base;

spin_lock(&base->lock);

timer_set_base(timer, base);

}

timer->expires = expires;

internal_add_timer(base, timer);

out_unlock:

spin_unlock_irqrestore(&base->lock, flags);

return ret;

}

static void internal_add_timer(struct tvec_base *base, struct timer_list *timer)

{

unsigned long expires = timer->expires;

unsigned long idx = expires - base->timer_jiffies;

struct list_head *vec;

if (idx < TVR_SIZE) {

int i = expires & TVR_MASK;

vec = base->tv1.vec + i;

} else if (idx < 1 << (TVR_BITS + TVN_BITS)) {

int i = (expires >> TVR_BITS) & TVN_MASK;

vec = base->tv2.vec + i;

} else if (idx < 1 << (TVR_BITS + 2 * TVN_BITS)) {

int i = (expires >> (TVR_BITS + TVN_BITS)) & TVN_MASK;

vec = base->tv3.vec + i;

} else if (idx < 1 << (TVR_BITS + 3 * TVN_BITS)) {

int i = (expires >> (TVR_BITS + 2 * TVN_BITS)) & TVN_MASK;

vec = base->tv4.vec + i;

} else if ((signed long) idx < 0) {

* Can happen if you add a timer with expires == jiffies,

* or you set a timer to go off in the past

vec = base->tv1.vec + (base->timer_jiffies & TVR_MASK);

} else {

int i;

/* If the timeout is larger than 0xffffffff on 64-bit

* architectures then we use the maximum timeout:

if (idx > 0xffffffffUL) {

idx = 0xffffffffUL;

expires = idx + base->timer_jiffies;

}

i = (expires >> (TVR_BITS + 3 * TVN_BITS)) & TVN_MASK;

vec = base->tv5.vec + i;

}

* Timers are FIFO:

/*添加到鏈表的最后，這說(shuō)明mod_timer實(shí)現(xiàn)了重新注冊(cè)一個(gè)定時(shí)器的操作*/

list_add_tail(&timer->entry, vec);

}

從上面的分析可以看出，mod_timer的實(shí)現(xiàn)過(guò)程比較復(fù)雜，但是基本上說(shuō)明了mod_timer函數(shù)重新注冊(cè)定時(shí)器的操作過(guò)程。

一般而言定時(shí)器的基本操作主要是上面的幾個(gè)函數(shù)。

我的基于內(nèi)核定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)函數(shù)如下，參考了宋寶華的Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)詳解(第二版)。

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