Linux時間子系統之二表示時間的單位和結構

人們習慣用於表示時間的方法是：年、月、日、時、分、秒、毫秒、星期等等，但是在核心中，為了軟體邏輯和**的方便性，它使用了一些不同的時間表示方法，並為這些表示方法定義了相應的變數和資料結構，本節的內容就是闡述這些表示方法的意義和區別。

1. jiffies

核心用jiffies變數記錄系統啟動以來經過的時鐘滴答數，它的宣告如下：

[cpp]view plain

copy

extern u64 __jiffy_data jiffies_64;

extern unsigned long volatile __jiffy_data jiffies;

可見，在32位的系統上，jiffies是乙個32位的無符號數，系統每過1/hz秒，jiffies的值就會加1，最終該變數可能會溢位，所以核心同時又定義了乙個64位的變數jiffies_64，鏈結的指令碼保證jiffies變數和jiffies_64變數的記憶體位址是相同的，通常，我們可以直接訪問jiffies變數，但是要獲得jiffies_64變數，必須通過輔助函式get_jiffies_64來實現。jiffies是核心的低精度定時器的計時單位，所以核心配置的hz數決定了低精度定時器的精度，如果hz數被設定為1000，那麼，低精度定時器（timer_list）的精度就是1ms=1/1000秒。因為jiffies變數可能存在溢位的問題，所以在用基於jiffies進行比較時，應該使用以下輔助巨集來實現：

[cpp]view plain

copy

time_after(a,b)

time_before(a,b)

time_after_eq(a,b)

time_before_eq(a,b)

time_in_range(a,b,c)

同時，核心還提供了一些輔助函式用於jiffies和毫秒以及納秒之間的轉換：

[cpp]view plain

copy

unsigned int jiffies_to_msecs(const unsigned long j);

unsigned int jiffies_to_usecs(const unsigned long j);

unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m);

unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u);

2. struct timeval

timeval由秒和微秒組成，它的定義如下：

[cpp]view plain

copy

struct timeval ;

__kernel_time_t 和__kernel_suseconds_t 實際上都是long型的整數。gettimeofday和settimeofday使用timeval作為時間單位。

3. struct timespec

timespec由秒和納秒組成，它的定義如下：

[cpp]view plain

copy

struct timespec ;

同樣地，核心也提供了一些輔助函式用於jiffies、timeval、timespec之間的轉換：

[cpp]view plain

copy

static inline int timespec_equal(const struct timespec *a, const struct timespec *b);

static inline int timespec_compare(const struct timespec *lhs, const struct timespec *rhs);

static inline int timeval_compare(const struct timeval *lhs, const struct timeval *rhs);

extern unsigned long mktime(const unsigned int year, const unsigned int mon,

const unsigned int day, const unsigned int hour,

const unsigned int min, const unsigned int sec);

extern void set_normalized_timespec(struct timespec *ts, time_t sec, s64 nsec);

static inline struct timespec timespec_add(struct timespec lhs, struct timespec rhs);

static inline struct timespec timespec_sub(struct timespec lhs, struct timespec rhs);

static inline s64 timespec_to_ns(const struct timespec *ts);

static inline s64 timeval_to_ns(const struct timeval *tv);

extern struct timespec ns_to_timespec(const s64 nsec);

extern struct timeval ns_to_timeval(const s64 nsec);

static __always_inline void timespec_add_ns(struct timespec *a, u64 ns);

[cpp]view plain

copy

unsigned long timespec_to_jiffies(const struct timespec *value);

void jiffies_to_timespec(const unsigned long jiffies, struct timespec *value);

unsigned long timeval_to_jiffies(const struct timeval *value);

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

timekeeper中的xtime欄位用timespec作為時間單位。

4. struct ktime

linux的通用時間架構用ktime來表示時間，為了相容32位和64位以及big-little endian系統，ktime結構被定義如下：

[cpp]view plain

copy

union ktime tv;

#endif

}; 64位的系統可以直接訪問tv64欄位，單位是納秒，32位的系統則被拆分為兩個字段：sec和nsec，並且照顧了大小端的不同。高精度定時器通常用ktime作為計時單位。下面是一些輔助函式用於計算和轉換：

[cpp]view plain

copy

ktime_t ktime_set(const long secs, const unsigned long nsecs);

ktime_t ktime_sub(const ktime_t lhs, const ktime_t rhs);

ktime_t ktime_add(const ktime_t add1, const ktime_t add2);

ktime_t ktime_add_ns(const ktime_t kt, u64 nsec);

ktime_t ktime_sub_ns(const ktime_t kt, u64 nsec);

ktime_t timespec_to_ktime(const struct timespec ts);

ktime_t timeval_to_ktime(const struct timeval tv);

struct timespec ktime_to_timespec(const ktime_t kt);

struct timeval ktime_to_timeval(const ktime_t kt);

s64 ktime_to_ns(const ktime_t kt);

int ktime_equal(const ktime_t cmp1, const ktime_t cmp2);

s64 ktime_to_us(const ktime_t kt);

s64 ktime_to_ms(const ktime_t kt);

ktime_t ns_to_ktime(u64 ns);

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