【Linux内核】timer子系统

一般来说要让整个linux系统跑起来，那么一个必须的就是linux的时钟，也就是时间子系统了，这里正好工作需要，那么就研究下linux下的时间子系统了。

    linux内核必须完成两种主要的定时测量。一个是计时，保存当前的时间和日期，以便能通过time()，gettimeofday()等系统调用，返回给用户程序，另一个是定时，这种机制主要是告诉内核或者应用程序，某一时间间隔已经过去了，触发回调函数，然后做一些事情。

    对于硬件主要有实时时钟RTC和CPU本地Timer，其中RTC是cpu外部的其他芯片，或者内部的模块，不过都是需要外部单独提供类似纽扣电池供电。Linux只用RTC来获取时间和日期，关于RTC以后在rtc子系统里面再详细介绍。CPU本地Timer其实就是用的CPU内部的Timer模块，一般是CPU的Timer模块可以计数，当然这个是通过晶振再加上倍频分频等给主芯片的，然后主芯片内部根据跑的不同主频来实现计数，这个计数只能递增或者递减，然后溢出后会有中断，一般是可以设置这个溢出的值的。嵌入式系统要跑起来，都需要时钟，具体的移植代码主要在arch下，根据不同的体系做不通的移植。

    linux具有Dynamic Ticks和High Resolution Timer， 详细可以参考kernel/time/Kconfig下。

    其中CONFIG_NO_HZ用来控制Dynamic Ticks，CONFIG_HIGH_REST_TIMERS控制High Resolution Timer。

    若是没有选择上述的高精度timer和动态tick的话，那么就用linux系统的低精度timer了

因为现在的linux虽然还是可以使用低精度的timer，但是趋势是高精度hrtimer，所以上一篇试着翻译一下hrtimer的一些介绍，翻译的不是很好，看来英语还得好好学习啊，下面还是好好学习下linux的timer子系统吧，首先对于网上的一些介绍，看下整个框架图：

    从上图可以得知，首先最底层是cpu的本地timer模块了，什么都得依赖于这个最底层硬件。然后是时钟源clock source模块，时钟事件clock event模块了，这两个是一个抽象，能提供时钟的都是时钟源，能触发one－shot或者周期性中断的设备就是时钟事件设备了。hrtimer就是高精度timer了。timekeeping/GTOD是内核时间管理的一个核心部分，没有timerkeeping如其名，就是维持心跳，GTOD主要用来实现设置系统时间，gettimeofday或者修改系统时间settimeofday等。timer wheel是老的架构下的timer子系统，低精度。periodic ticks就是周期性地tick，所以dynamic就是动态的tick了，tick其实翻译为中文就是时钟的滴答声，所以这个也很好理解了，之后再细细讲解这些模块吧。

    既然简单了解了整个timer的框架，那么接下去，我们来看看内核代码中关于timer子系统的源码路径了。

   在linux/kernel/time/下

    有一些代码不在time目录下，而是直接在kernel目录下，hrtimer.c、posix-timers.c等。

    网上关于代码的介绍很详细，这里就直接贴个图了：

    写得很好很详细，不过自己还是得记录下。了解了timer子系统的框架，跟模块的简单介绍，源码的一些介绍，知识点貌似有点多啊。那么接下去还是先看看timer的系统启动流程，然后再分析各个模块的功能吧。

    系统起来后会调用start_kernel，然后接着调用调用tick_init，init_timers，hrtimer_init，timekeeping_init，time_init，具体如下图所示。

    

    其中init_timers相当于time wheel低精度timer，hrtime_init相当于hrtimer高精度timer，以及timekeeping_init就是gtod了和而time_init就是我们所要适配的和平台相关的timer的移植了。

    既然已经了解了基本的功能和代码，也知道了系统启动流程，那么接下去就一个一个来学习了