linux系統的時間

通常，作業系統可以使用三種方法來表示系統的當前時間與日期：

①最簡單的一種方法就是直接用乙個64位的計數器來對時鐘滴答進行計數。

②第二種方法就是用乙個32位計數器來對秒進行計數，同時還用乙個32位的輔助計數器對時鐘滴答計數，之子累積到一秒為止。因為232超過136年，因此這種方法直至22世紀都可以讓系統工作得很好。

③第三種方法也是按時鐘滴答進行計數，但是是相對於系統啟動以來的滴答次數，而不是相對於相對於某個確定的外部時刻；當讀外部後備時鐘（如rtc）或使用者輸入實際時間時，根據當前的滴答次數計算系統當前時間。

unix類作業系統通常都採用第三種方法來維護系統的時間與日期。

1 基本概念

首先，有必要明確一些linux核心時鐘驅動中的基本概念。

（1）時鐘週期（clock cycle）的頻率：8253／8254 pit(注：pit 為 programmable interval timer 的簡寫, 在電腦中扮演著計時與計數的功能)的本質就是對由晶體振盪器產生的時鐘週期進行計數，晶體振盪器在1秒時間內產生的時鐘脈衝個數就是時鐘週期的頻率。

linux用巨集clock_tick_rate來表示8254 pit的輸入時鐘脈衝的頻率（在pc機中這個值通常是1193180hz），該巨集定義在include/a**-i386/timex.h標頭檔案中：

#define clock_tick_rate 1193180 /* underlying hz */

（2）時鐘滴答（clock tick）：我們知道，當pit通道0的計數器減到0值時，它就在irq0上產生一次時鐘中斷，也即一次時鐘滴答。pit通道0的計數器的初始值決定了要過多少時鐘週期才產生一次時鐘中斷，因此也就決定了一次時鐘滴答的時間間隔長度。

（3）時鐘滴答的頻率（hz）：也即1秒時間內pit所產生的時鐘滴答次數。類似地，這個值也是由pit通道0的計數器初值決定的（反過來說，確定了時鐘滴答的頻率值後也就可以確定8254 pit通道0的計數器初值）。linux核心用巨集hz來表示時鐘滴答的頻率，而且在不同的平台上hz有不同的定義值。對於alpha和ia62平台hz的值是1024，對於sparc、mips、arm和i386等平台hz的值都是100。該巨集在i386平台上的定義如下（include/a**-i386/param.h）：

#ifndef hz

#define hz 100

#endif

根據hz的值，我們也可以知道一次時鐘滴答的具體時間間隔應該是（1000ms／hz）＝10ms。

（4）時鐘滴答的時間間隔：linux用全域性變數tick來表示時鐘滴答的時間間隔長度，該變數定義在kernel/timer.c檔案中，如下：

long tick = (1000000 + hz/2) / hz; /* timer interrupt period */

tick變數的單位是微妙（μs），由於在不同平台上巨集hz的值會有所不同，因此方程式tick＝1000000÷hz的結果可能會是個小數，因此將其進行四捨五入成乙個整數，所以linux將tick定義成（1000000＋hz／2）／hz，其中被除數表示式中的hz／2的作用就是用來將tick值向上圓整成乙個整型數。

另外，linux還用巨集tick_size來作為tick變數的引用別名（alias），其定義如下（arch／i386/kernel/time.c）：

#define tick_size tick

（5）巨集latch：linux用巨集latch來定義要寫到pit通道0的計數器中的值，它表示pit將沒隔多少個時鐘週期產生一次時鐘中斷。顯然latch應該由下列公式計算：

latch＝（1秒之內的時鐘週期個數）÷（1秒之內的時鐘中斷次數）＝（clock_tick_rate）÷（hz）

類似地，上述公式的結果可能會是個小數，應該對其進行四捨五入。所以，linux將latch定義為（include/linux/timex.h）：

/* latch is used in the interval timer and ftape setup. */

#define latch ((clock_tick_rate + hz/2) / hz) /* for divider */

類似地，被除數表示式中的hz／2也是用來將latch向上圓整成乙個整數。

2 表示系統當前時間的核心資料結構

作為一種unix類作業系統，linux核心顯然採用本節一開始所述的第三種方法來表示系統的當前時間。linux核心在表示系統當前時間時用到了三個重要的資料結構：

①全域性變數jiffies：這是乙個32位的無符號整數，用來表示自核心上一次啟動以來的時鐘滴答次數。每發生一次時鐘滴答，核心的時鐘中斷處理函式timer_interrupt（）都要將該全域性變數jiffies加1。該變數定義在kernel/timer.c原始檔中，如下所示：

unsigned long volatile jiffies;

c語言限定符volatile表示jiffies是乙個易該變的變數，因此編譯器將使對該變數的訪問從不通過cpu內部cache來進行。

(注：volatile的本意是「易變的」，由於訪問暫存器的速度要快過ram,所以編譯器一般都會作減少訪問外部ram的優化。將變數加上volatile修飾,則編譯器保證對此變數的讀寫操作都不會被優化（肯定執行）。

volatile用在如下的幾個地方：

1、中斷服務程式中修改的供其它程式檢測的變數需要加volatile;

2、多工環境下各任務間共享的標誌應該加volatile;

3、儲存器對映的硬體暫存器通常也要加volatile說明,因為每次對它的讀寫都可能由不同意義;

) ②全域性變數xtime：它是乙個timeval結構型別的變數，用來表示當前時間距unix時間基準1970－01－01 00：00：00的相對秒數值。結構timeval是linux核心表示時間的一種格式（linux核心對時間的表示有多種格式，每種格式都有不同的時間精度），其時間精度是微秒。該結構是核心表示時間時最常用的一種格式，它定義在標頭檔案include/linux/time.h中，如下所示：

struct timeval ;

其中，成員tv_sec表示當前時間距unix時間基準的秒數值，而成員tv_usec則表示一秒之內的微秒值，且1000000>tv_usec>＝0。

linux核心通過timeval結構型別的全域性變數xtime來維持當前時間，該變數定義在kernel/timer.c檔案中，如下所示：

/* the current time */

volatile struct timeval xtime __attribute__ ((aligned (16)));

但是，全域性變數xtime所維持的當前時間通常是供使用者來檢索和設定的，而其他核心模組通常很少使用它（其他核心模組用得最多的是jiffies），因此對xtime的更新並不是一項緊迫的任務，所以這一工作通常被延遲到時鐘中斷的底半部分（bottom half）中來進行。由於bottom half的執行時間帶有不確定性，因此為了記住核心上一次更新xtime是什麼時候，linux核心定義了乙個類似於jiffies的全域性變數wall_jiffies，來儲存核心上一次更新xtime時的jiffies值。時鐘中斷的底半部分每一次更新xtime的時侯都會將wall_jiffies更新為當時的jiffies值。全域性變數wall_jiffies定義在kernel/timer.c檔案中：

/* jiffies at the most recent update of wall time */

unsigned long wall_jiffies;

③全域性變數sys_tz：它是乙個timezone結構型別的全域性變數，表示系統當前的時區資訊。結構型別timezone定義在include/linux/time.h標頭檔案中，如下所示：

struct timezone ;

基於上述結構，linux在kernel/time.c檔案中定義了全域性變數sys_tz表示系統當前所處的時區資訊，如下所示：

struct timezone sys_tz;

linux系統的時間

linux 系統時間

linux 硬體時間系統時間

linux 系統時間硬體時間

linux系統的時間

linux 系統時間

linux 硬體時間 系統時間

linux 系統時間 硬體時間

相關推薦

linux 硬體時間系統時間

linux 系統時間硬體時間