時間子系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)及軟件架構(gòu)

作者簡介：

程磊，某手機(jī)大廠系統(tǒng)開發(fā)工程師，閱碼場榮譽(yù)總編輯，最大的愛好是鉆研Linux內(nèi)核基本原理。

一、時間概念解析

1.1 時間使用的需求

1.2 時間體系的要素

1.3 時間的表示維度

1.4 時鐘與走時

1.5 時間需求之間的關(guān)系

二、時間子系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)

2.1 時鐘硬件類型

2.2 x86平臺上的時鐘

2.3 ARM平臺上的時鐘

三. 時間子系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

3.1 系統(tǒng)時鐘的設(shè)計(jì)

3.2 系統(tǒng)時鐘的實(shí)現(xiàn)

3.3 動態(tài)tick與定時器

3.4 用戶空間API的實(shí)現(xiàn)

四. 總結(jié)回顧

一、時間概念解析

我們住在空間里，活在時間中。時間對我們來說是既熟悉又陌生。熟悉是因?yàn)槲覀兠刻於荚跁r間的驅(qū)動下忙碌著，陌生是因?yàn)槲覀儚膩頉]有停下來認(rèn)真思考過時間是什么。今天我們先從對時間的使用需求開始說起。

1.1 時間使用的需求

我們對使用時間有三種需求：知時、定時和計(jì)時。知時就是我們需要知道現(xiàn)在的時間是多少，表達(dá)方式是時分秒、年月日。定時是我們需要在某個時間點(diǎn)被告知，時間點(diǎn)可以是相對的或者絕對的，告知可以是一次性的或者是周期性的，比如每天早上7:30叫我起床，是絕對時間點(diǎn)周期性告知，每隔10分鐘向我匯報一次情況，是相對時間點(diǎn)周期性告知。計(jì)時是我們需要知道某件事從開始到結(jié)束一共花了多少時間，比如大學(xué)運(yùn)動會1000米賽跑，裁判在運(yùn)動員起跑時按一下計(jì)時器，結(jié)束時再按一下計(jì)時器，得出某運(yùn)動員跑一千米用了3分50秒。

1.2 時間體系的要素

為了達(dá)到知時的目的，我們首先需要建立時間體系的概念。時間體系由三個要素構(gòu)成，1時間原點(diǎn)、2時間基本單位、3時間是否會暫停。我們把每天用的這個時間叫做自然時間，自然時間在計(jì)算機(jī)里面也叫做真實(shí)時間(Real Time)，注意Real Time在這里是真實(shí)時間的意思，而不是實(shí)時的意思。自然時間有時候也會被叫做墻鐘時間(wall clock time)，或者簡略為墻上時間(wall time)，小時候家里墻上用掛鐘來看時間的同學(xué)立馬就能明白了。對自然時間建立的時間體系并不是唯一的，可以有不同的時間原點(diǎn)和時間基本單位。我們現(xiàn)在使用的公元紀(jì)年，它的時間原點(diǎn)是耶穌出生的那一年的一月一號零時零分零秒。其實(shí)我們也可以使用黃帝紀(jì)年，那現(xiàn)在就是5000多年了，也可以把建國的時間當(dāng)做時間原點(diǎn)，那現(xiàn)在就是70幾年。公元紀(jì)年的時間基本單位是秒，好在全球的秒都是一樣的，沒有出現(xiàn)什么中秒、美秒、歐秒的區(qū)分，不然換算來換算去就會很麻煩。自然時間不會暫停，計(jì)算機(jī)里面的有些時間體系可能會暫停，這個我們后面再講。我們再來總結(jié)一下，現(xiàn)在全世界使用的自然時間體系是公元紀(jì)年，其時間原點(diǎn)是耶穌誕生當(dāng)年的一月一號零時零分零秒，其時間基本單位是秒，時間流逝不會暫停。這就特別好，大家都是在同一個時間體系下生活，這樣討論時間就很方便，不用來回轉(zhuǎn)換了。如果不同國家使用的時間體系都不相同，時間體系的原點(diǎn)不同，時間基本單位也不相同，那相互之間來回轉(zhuǎn)換時間就會非常麻煩。

1.3 時間的表示維度

接下來我們說一下時間的表示維度，注意是時間的表示維度，不是時間的維度，時間本身的維度是一維的。如果我告訴你說現(xiàn)在的時間是六百三十七億六千五百七十九萬多秒，你是不是會一臉懵逼，反應(yīng)不過來。雖然時間的基本單位是秒，但是我們?nèi)绻苯佑妹雭肀硎緯r間，那將非常難以理解和記憶。為此我們建立了多層級的時間表示維度，60秒是一分鐘，60分鐘是一個小時，24小時是一天，365天是一年。然后我們說今天是某年某月某日，具體時間是幾時幾分幾秒，就非常方便了，很便于我們?nèi)祟愂褂美斫?。對于人類來說時間精確到秒就足夠使用了，但是對于科學(xué)研究來說還需要更高的精度，于是我們把1秒的1/1000叫做毫秒，1毫秒的1/1000叫做微秒，1微秒的1/1000叫做納秒。這樣時間的表示維度就很豐富了，便于我們在不同的情況下使用。那么計(jì)算機(jī)中的時間表示維度是多少呢？人類善于理解多維度的時間表示，但是計(jì)算機(jī)卻善于處理單維度的時間表示。但是計(jì)算機(jī)用單維度的時間表示卻有個問題，如果用秒作為基本單位，那么精度顯然達(dá)不到，如果用納秒作為基本單位的話，數(shù)值又太大。所以計(jì)算機(jī)中的時間采用的是兩層表示維度，超過1秒的時間用秒表示，不夠一秒的時間用納秒表示，每10億納秒向前進(jìn)位一秒。這樣計(jì)算機(jī)中時間處理就非常方便了。

1.4 時鐘與走時

想要實(shí)現(xiàn)知時的目的我們就需要有工具，這個工具就叫做時鐘(clock)，有了時鐘我們就能夠快速準(zhǔn)確地知道自然時間。下面我們來給時鐘下一個定義。時鐘，包括硬件的、軟件的、機(jī)械的、電子的，都是用來追蹤和記錄自然時間流逝的工具。下面我們再來說一個動詞，走時，大家一聽這個詞可能會不知道是啥意思。我再來說一句話，這個表走時非常精準(zhǔn)，大家立馬就明白了是啥意思。我們再給走時下個定義，走時，是時鐘追蹤和記錄時間流逝的動作。為什么在這里要說個走時的概念呢，因?yàn)橛辛俗邥r的概念，后面的很多東西都能很輕松地講清楚。

1.5 時間需求之間的關(guān)系

我們再來看一下知時、計(jì)時、定時三者之間的關(guān)系。先說知時和計(jì)時，其實(shí)兩者之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。知時可以轉(zhuǎn)化為計(jì)時，我們在事情開始的時候記錄一下時間，在事情結(jié)束的時候記錄一下時間，兩者之間的時間差值就是計(jì)時。計(jì)時也可以轉(zhuǎn)化為知時，把計(jì)時的起點(diǎn)設(shè)置為某一個時間體系的時間原點(diǎn)，那么計(jì)時的結(jié)果就是知時的結(jié)果。計(jì)時是時間原點(diǎn)不特定的知時，知時是時間原點(diǎn)特定的計(jì)時。知時的結(jié)果是一個時間點(diǎn)，它是當(dāng)前時間點(diǎn)到時間原點(diǎn)的一個時間段。計(jì)時的結(jié)果是時間段，它是相對于計(jì)時原點(diǎn)的時間點(diǎn)。明白了知時和計(jì)時之間的關(guān)系對于我們理解后面計(jì)算機(jī)的具體做法有很大的幫助。

下面我們再來看一下定時和知時、計(jì)時之間的關(guān)系。由于知時、計(jì)時可以相互轉(zhuǎn)換，所以它們可以放在一起討論同定時的關(guān)系。定時是需要知時、計(jì)時的支持的，如果沒有知時、計(jì)時，那么就沒法定時。絕對定時用知時作為基礎(chǔ)時間比較方便，相對定時用計(jì)時作為基礎(chǔ)時間比較方便。當(dāng)然反過來也是可以的，因?yàn)橹獣r計(jì)時是可以相互轉(zhuǎn)化的。還有一點(diǎn)就是定時可以用來作為時鐘實(shí)現(xiàn)走時的方法，這個在計(jì)算機(jī)時間管理的實(shí)現(xiàn)中就有所體現(xiàn)。

二、時間子系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)

在生活中我們有各種各樣的時鐘來滿足我們對時間的需求。比如以前家里常用的座鐘、掛鐘，個人也會戴個機(jī)械手表或者電子手表，這些時鐘既能知時也能定時(有鬧鐘功能)，知時本身也能轉(zhuǎn)化為計(jì)時。所以一個時鐘就能滿足我們對時間的所有需求。在有些場合比如大學(xué)運(yùn)動會時，會有專門的計(jì)時器，在比賽開始之前把計(jì)時器清零，比賽開始的時候按下開始，計(jì)時器開始走時，然后每當(dāng)有一個人達(dá)到終點(diǎn)的時候按一下計(jì)時，計(jì)時器就會把當(dāng)時的時間記下來，當(dāng)所有人都跑完的時候按下結(jié)束，計(jì)時器停止走時。然后回看計(jì)時器就可以看到每個人跑完一千米的用時了。這種專用的計(jì)時器用來計(jì)時就非常方便。

現(xiàn)在家里有座鐘、掛鐘的人已經(jīng)非常少了，戴手表的人也非常少了，大家基本都是用手機(jī)來看時間。手機(jī)不僅桌面上有時間顯示，里面還有個時鐘App，它和以前的時鐘功能差不多，而且更強(qiáng)大。時鐘App里面不僅能看時間(知時)，還能定鬧鐘(絕對時間定時)，里面還有一個計(jì)時器功能，實(shí)際上是倒計(jì)時，倒計(jì)時的本質(zhì)是相對時間定時。里面還有一個秒表的功能，和我們前面說的運(yùn)動會計(jì)時器的功能是一樣的，所以秒表是個專業(yè)的計(jì)時器。所以手機(jī)上的時鐘App完美得實(shí)現(xiàn)了我們對時間的所有需求。

手機(jī)實(shí)際上就是個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而且安卓手機(jī)用的還是Linux內(nèi)核。時鐘App所實(shí)現(xiàn)的功能需要Linux內(nèi)核的支持，內(nèi)核時間子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要有硬件的支持。

2.1 時鐘硬件類型

計(jì)算機(jī)里面一共有三類時鐘硬件，分別是真時鐘RTC(Real Time Clock)、定時器Timer、計(jì)時器Counter。RTC相當(dāng)于是手表、座鐘，定時器相當(dāng)于是鬧鐘，計(jì)時器相當(dāng)于是運(yùn)動會中的計(jì)時器。注意是三類時鐘硬件，而不是三個，某一類時鐘可能有多個不同的硬件，某一個時鐘硬件也可能實(shí)現(xiàn)多種不同的時鐘類型。

計(jì)算機(jī)中還有其它的時鐘類型，比如晶振時鐘，是驅(qū)動CPU運(yùn)行的周期信號，用來觸發(fā)和同步CPU內(nèi)部的操作，我們常說某CPU是多少GHz，就是說這個時鐘晶振每秒向CPU發(fā)送多少信號(大概如此，實(shí)際上比較復(fù)雜，還有倍頻什么的，這里就不討論了)。晶振時鐘一般在CPU內(nèi)部，有些嵌入式CPU的晶振在外部。時鐘晶振在軟件層不可見。還有一些設(shè)備也有自己的時鐘，還有相應(yīng)的驅(qū)動可以控制它。由于這些時鐘都和時間子系統(tǒng)沒有關(guān)系，所以本文中就不討論它們了。

不同平臺的時鐘硬件各有不同，下面我們就來分別說說。

2.2 x86平臺上的時鐘

真時鐘RTC，在x86上的硬件實(shí)現(xiàn)也叫做RTC，和CMOS(計(jì)算機(jī)中有很多叫做CMOS的東西，但是是不同的概念，此處的CMOS是指BIOS設(shè)置保存數(shù)據(jù)的地方)是放在一起的。由于在關(guān)機(jī)后都需要供電，所以兩者放在了一起，由一個紐扣電池供電。所以有時候也會被人叫做CMOS時鐘。

定時器Timer，在UP時代是PIT(Programmable Interval Timer)，它以固定時間間隔向CPU發(fā)送中斷信號。PIT可以在系統(tǒng)啟動時設(shè)置每秒產(chǎn)生多少個定時器中斷，一般設(shè)置是100,250,300,1000，這個值叫做HZ。到了SMP時代，PIT就不適用了，此時有多種不同的定時器。有一個叫做Local APIC Timer的定時器，它是和中斷系統(tǒng)相關(guān)的。中斷系統(tǒng)有一個全局的IO APIC，有NR_CPU個Local APIC，一個Local APIC對應(yīng)一個CPU。所以在每個Local APIC都安裝一個定時器，專門給自己對應(yīng)的CPU發(fā)送定時器中斷，就很方便。還有一個定時器叫做HPET(High Precision Event Timer)，它是Intel和微軟共同研發(fā)的。它不僅是個定時器，而且還有計(jì)時器的功能。HPET不和特定的CPU綁定，所以它可以給任意一個CPU發(fā)中斷，這點(diǎn)和Local APIC Timer不同。

計(jì)時器Counter，RTC或者定時器雖然也可以實(shí)現(xiàn)計(jì)時器的目的，但是由于精度太差，所以系統(tǒng)都有專門的計(jì)時器硬件。計(jì)時器一般都是一個整數(shù)寄存器，以特定的時間間隔增長，比如說1納秒增加1，這樣兩次讀它的值就可以算出其中的時間差，而且精度很高。x86上最常用的計(jì)時器叫做TSC(Time Stamp Counter)，是個64位整數(shù)寄存器。還有一個計(jì)時器叫做ACPI PMT(ACPI Power Management Timer)，但是它是一個設(shè)備寄存器，需要通過IO端口來讀取。而TSC是CPU寄存器，可以直接讀取，讀取速度就非?？?。

2.3 ARM平臺上的時鐘

暫略

三. 時間子系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

當(dāng)我們知道了我們明白什么、我們有什么、我們想要什么的時候，我們就會知道我們應(yīng)該怎么做。

從第一章我們明白了時間的基本概念，從第二章我們知道了我們有RTC、計(jì)時器、定時器三類底層硬件，從第三章和第四章我們知道了我們需要什么，那么我們就會很容易的分析出我們應(yīng)該怎么做。

3.1 系統(tǒng)時鐘的設(shè)計(jì)

在用戶空間和內(nèi)核空間都有知時的需求，而底層又有RTC硬件，這樣看來知時的需求很好實(shí)現(xiàn)啊，直接訪問RTC硬件就可以了。這么做行嗎？我們來分析一下。首先RTC是個外設(shè)，訪問RTC要走IO端口，而這相對來說是個很慢的操作。其次RTC的精度不夠，有的RTC精度是秒，有的是毫秒，這顯然是不夠用的。最后系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)很多時間體系，直接訪問RTC靈活性也不夠。所以直接訪問RTC是一個很差的設(shè)計(jì)，那么該怎么實(shí)現(xiàn)知時的需求呢?

我們先來回憶一下時鐘和走時的定義。

時鐘：包括硬件的、軟件的、機(jī)械的、電子的，都是用來追蹤和記錄自然時間流逝的工具。

走時：是時鐘追蹤和記錄時間流逝的動作。

我們用機(jī)械手表來解釋一個這個概念。手表里面有發(fā)條，發(fā)條的變化是在追蹤時間的流逝，然后發(fā)條通過齒輪把時間的變化記錄在表盤的時針、分針、秒針上，這樣我們就可以看到現(xiàn)在的時間是多少了。

我們再來回憶一下知時和計(jì)時之間的關(guān)系。知時是原點(diǎn)特定的計(jì)時，計(jì)時是原點(diǎn)不特定的知時，知時和計(jì)時可以相互轉(zhuǎn)化。知時相減就是計(jì)時，給計(jì)時一個特定的原點(diǎn)就是知時。計(jì)算機(jī)上既有RTC也有計(jì)時器，RTC雖然又慢精度又低，但是計(jì)時器又快精度又高啊。計(jì)時器的精度可以達(dá)到1納秒或者幾納秒，而且計(jì)時器大部分都是通過寄存器訪問的，速度非?？斓?。給計(jì)時器的起點(diǎn)一個確定的時間點(diǎn)，它就是RTC了啊。于是乎方案就出來了：Linux提出了系統(tǒng)時鐘的概念，它是一個軟件時鐘，相應(yīng)的把RTC叫做硬件時鐘。系統(tǒng)時鐘是用一個變量xtime記錄現(xiàn)在的時間點(diǎn)，xtime的初始值用RTC來初始化，這樣就只用訪問RTC一次就可以了，然后xtime的值隨著計(jì)時器的增長而增長。xtime的值的更新有兩種情況，一種是調(diào)度器tick的時候從計(jì)時器更新一下，一種是讀xtime的時候從計(jì)時器更新一下。對于這個時鐘，計(jì)時器就相當(dāng)于是發(fā)條，調(diào)度器tick就相當(dāng)于是齒輪，xtime就相當(dāng)于是時針、分針、秒針，一個軟件時鐘就這么設(shè)計(jì)好了。

Linux中用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時鐘的軟件體系叫做The Linux Timekeeping Architecture。如果我們把Timekeeping翻譯成“時間維護(hù)”，感覺意思好像不到位。好在我們前面講了“走時”的概念，把Timekeeping翻譯成“走時”的話，一下子就覺得意思到了。后面我們就用“Linux走時框架”這個詞了。在Linux走時框架中有三個基本概念：1.走時器(struct timekeeper)，用來記錄一些基本數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)時鐘的當(dāng)前時間值和其它全局時間體系的一些數(shù)據(jù)；2.時鐘源(struct clocksouce)，是對計(jì)時器硬件的一種抽象；3.時鐘事件設(shè)備(struct clock_event_device)，是對定時器硬件的一種抽象。這三個對象相互配合共同構(gòu)成了系統(tǒng)時鐘。

系統(tǒng)可能會有很多計(jì)時器硬件和定時器硬件。在系統(tǒng)啟動時每個硬件都會初始化并注冊自己。注冊完之后系統(tǒng)會選擇一個最佳的時鐘源作為走時器的時鐘源，選擇一個最佳的時鐘事件設(shè)備作為更新系統(tǒng)時鐘的設(shè)備。系統(tǒng)啟動時會去讀取RTC的值來初始化系統(tǒng)時鐘的值，然后時鐘事件設(shè)備不斷產(chǎn)生周期性的定時器事件，在定時器事件處理函數(shù)中會讀取時鐘源的值，再減去上一次讀到的值，得到時間差，這個時間差就是系統(tǒng)時鐘應(yīng)該前進(jìn)的時間值，把這個值更新到走時器中，并相應(yīng)更新其它時間體系的值。系統(tǒng)時鐘就是按照這種方式不斷地在走時。系統(tǒng)時鐘除了在啟動時和休眠喚醒時會去讀取RTC的值，其它時間都不會和RTC交換，兩者各自獨(dú)立地走時，互不影響。

用戶空間API讀取和設(shè)置的時間是系統(tǒng)時鐘，和硬件時鐘RTC沒有關(guān)系。如果要讀寫RTC的話，需要用ioctl RTC_SET_TIME對/dev/rtc進(jìn)行操作。stime、settimeofday設(shè)置的系統(tǒng)時鐘，不會更改到RTC上，系統(tǒng)重啟后更改就消失了。通過/dev/rtc修改的硬件時間也不會更改到系統(tǒng)時間上，只有系統(tǒng)重啟后才會反映到系統(tǒng)時鐘上。對此有一個系統(tǒng)命令hwclock，它不僅可以修改RTC，也可以在兩者之間進(jìn)行同步。hwclock --hctosys 把硬件時鐘同步到系統(tǒng)時鐘，hwclock --systohc把系統(tǒng)時鐘同步到硬件時鐘。事實(shí)上我們發(fā)現(xiàn)用settimeofday修改的系統(tǒng)時鐘在系統(tǒng)重啟后生效了，并沒有丟失，這是為什么呢？是因?yàn)橄到y(tǒng)默認(rèn)的關(guān)機(jī)腳本里面會執(zhí)行hwclock --systohc，把系統(tǒng)時鐘同步到硬件時鐘，所以我們修改的系統(tǒng)時鐘才不會丟失。

3.2 系統(tǒng)時鐘的實(shí)現(xiàn)

暫略

3.3 動態(tài)tick與定時器

低精度定時器是內(nèi)核在早期就有的定時器接口，它的實(shí)現(xiàn)是靠調(diào)度器tick來驅(qū)動的。高精度定時器是隨著硬件和軟件的發(fā)展而產(chǎn)生的。調(diào)度器tick的HZ(每秒tick多少次)是可以配置，它的配置選項(xiàng)有4個，100,、250、300、1000，也即是說每次tick的間隔是10ms、4ms、3.3ms、1ms。所以用調(diào)度器tick來驅(qū)動低精度定時器是很合適的，tick的精度能滿足低精度定時器的精度。但是用調(diào)度器tick來驅(qū)動高精度定時器就不合適了，因?yàn)檫@樣高精度定時器的精度最多是1ms，達(dá)不到納秒的級別，這樣就算不上是高精度定時器了。所以對于高精度定時器來說，情況就正好反了過來，高精度定時器直接用硬件實(shí)現(xiàn)，然后創(chuàng)建一個軟件高精度定時器來模擬調(diào)度器tick。也就是說，對于只有低精度定時器的系統(tǒng)來說，是調(diào)度器tick驅(qū)動低精度定時器；對于有高精度定時器的系統(tǒng)來說，是高精度定時器驅(qū)動調(diào)度器tick，這個調(diào)度器tick再去驅(qū)動低精度定時器。

內(nèi)核的低精度定時器接口和高精度定時器接口都是一次性的，不是周期性的。通過一次性的定時器可以實(shí)現(xiàn)周期性的定時器，方法是在每次定時器到期時再設(shè)置下一次的定時器，一直這樣就形成了周期性的。這里說的是定時器接口的一次性和周期性，而不是定時器硬件。下面我們再來看看定時器硬件是一次性的還是周期性的。定時器硬件本身可以是一次性的也可以是周期性的，也可以兩種模式都存在，由內(nèi)核選擇使用哪一種。對于低精度定時器來說，它的定時器硬件可以是一次性的也可以是周期性的，由于調(diào)度器tick是周期性的，所以它的底層硬件就是周期性的。低精度定時器的精度最多是1ms，也就是定時器中斷做多一秒有1000次，這對于系統(tǒng)來說是可以承受的。但是對于高精度定時器來說，理論上它的定時器硬件也可以是周期性的。但是如果它的定時器硬件是周期性的，由于它的精度最多可以達(dá)到1納秒，也就是說1納秒要發(fā)生一次定時器中斷，每秒發(fā)生10億次。這對于系統(tǒng)來說是不可承受的，而且并不是每納秒都有定時器事件要處理，所以大部分定時器中斷是沒有用的。如果我們把1納秒1次中斷改為1微妙，1微妙1次中斷不就可以大大減少中斷的數(shù)量嘛，但是這樣定時器的精度就是1微妙，達(dá)不到1納秒的要求了。所以對于高精度定時器，底層的定時器硬件就只能是一次性的了。每次定時器事件到來的時候再去查看一下下一個最近的定時器事件什么時候到期，然后再去設(shè)置一下定時器硬件。這樣高精度定時器就可以一直運(yùn)行下去了。但是我們的調(diào)度器tick也需要定時器中斷，而且是周期性的，怎么辦？好辦，創(chuàng)建一個到期時間為1ms的高精度定時器，每次到期的時候再設(shè)置一下繼續(xù)觸發(fā)，這樣就形成了一個1000HZ周期性的定時器事件，就可以驅(qū)動調(diào)度器tick。

下面我們講一下定時器和調(diào)度器tick的初始化過程，以x86為例。系統(tǒng)啟動時會先初始化timekeeping。然后hpet注冊自己，hpet既有定時器也有計(jì)時器，hpet定時器會成為系統(tǒng)定時器，hpet計(jì)時器會成為timekeeper的時鐘源。后面tsc計(jì)時器也會注冊自己，并成為最終的時鐘源。Local APIC Timer定時器也會注冊自己，并成為最終的per CPU tick device。hpet最終只能做broadcast 定時器了。系統(tǒng)在每次run local timer的時候都會檢測一下，如果不支持高精度定時器，就嘗試切換到動態(tài)tick模式，如果支持高精度定時器就切換到高精度定時器模式，此模式下會嘗試切換到動態(tài)tick模式。當(dāng)高精度定時器和動態(tài)tick設(shè)置成功之后，Local APIC Timer會運(yùn)行在一次性模式，調(diào)度器tick是由一個叫做sched_timer的高精度定時器驅(qū)動的。每次定時器到期時都會reprogram next event。

3.4 用戶空間API的實(shí)現(xiàn)

用戶空間API的實(shí)現(xiàn)文件如下表所示，具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)就不再展開解釋了，大家搜索SYSCALL_DEFINE可以快速找到函數(shù)實(shí)現(xiàn)的地方。

四. 總結(jié)回顧

通過前面的介紹，我們了解了時間的基本概念，知道了計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)時間子系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件，學(xué)會了時間的用戶空間API和內(nèi)核接口，明白了時間子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理。下面我們畫個圖總結(jié)一下：

審核編輯：湯梓紅