在linux内核中获得比jiffies精度更高的时间值转

Posted 2020-06-28 sky

转自：http://blog.chinaunix.net/uid-20672257-id-2831219.html

内核一般通过jiffies值来获取当前时间。尽管该数值表示的是自上次系统启动到当前的时间间隔，但因为驱动程序的生命期只限于系统的运行期 (uptime)，所以也是可行的。驱动程序利用jiffies的当前值来计算不同事件间的时间间隔。 硬件给内核提供一个系统定时器用以计算和管理时间，内核通过编程预设系统定时器的频率，即节拍率（tick rate),每一个周期称作一个tick(节拍）。Linux内核从2.5版内核开始把频率从100调高到1000（当然带来了很多优点，
也有一些缺点）。jiffies是内核中的一个全局变量，用来记录自系统启动一来产生的节拍数。譬如，如果计算系统运行了多长时间，可以用 jiffies/tick rate 来计算。

jiffies定义在文件 

如果您需要更精确的时间来测量或者记录某些事情的话，内核中有个xtime全局变量，类型是struct timespec {time_t tv_sec; long tv_nsec;}按照这个数据结构，它是ns级的。

而且还有一个current_kernel_time函数，通过它就可以获取xtime的值。但是xtime是在时钟中断里更新的，而一个tick往往是 10ms或者100ms，它只能保证在时钟中断ISR调用时刻，它返回的值是精确到ns级，并不能保证任何一个调用这个函数的时刻都能这样，原因是xtime的更新速度比它差几个数量级。

如果需要精确到微妙级别，可以使用do_gettimeofday函数。该函数并不返回今天是本周的星期几或类似的信息；它是用微秒值来填充一个指向struct timeval的指针变量。相应的原型如下：

#include 

void do_gettimeofday(struct timeval *tv);

源码中声明的do_gettimeofday在Alpha和Sparc之外的体系结构上有“接近微秒级的分辨率” ，在Alpha和Sparc上和jiffies值的分辨率一样。Sparc的移植版本在2.1.34版的内核中升级了，可以支持更细粒度的时间度量。

void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
{
 unsigned long flags;
 unsigned long seq;
 unsigned long nsec, sec, lost;

 do {
  seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
  usec = system_timer->offset();

  lost = jiffies - wall_jiffies;
  if (lost)
  usec += lost * USECS_PER_JIFFY;

  sec = xtime.tv_sec;
  nsec += xtime.tv_nsec;
 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));

 /* usec may have gone up a lot: be safe */
 while (nsec >= 1000000000) {
  nsec -= 1000000000;
  sec++;
 }

 tv->tv_sec = sec;
 tv->tv_usec = usec;
}


从中可以发现，我们只要稍微的修改一下代码就可以达到纳秒的精确度了

void do_gettimeofday_nsec(struct timespec *tv)
{
 unsigned long flags;
 unsigned long seq;
 unsigned long usec, sec, lost;

 do {
  seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
  usec = system_timer->offset();

  lost = jiffies - wall_jiffies;
  if (lost)
  usec += lost * USECS_PER_JIFFY;

  sec = xtime.tv_sec;
  usec += xtime.tv_nsec / 1000;
 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));

 /* usec may have gone up a lot: be safe */
 while (usec >= 1000000) {
  usec -= 1000000;
  sec++;
 }

 tv->tv_sec = sec;
 tv->tv_usec = usec;
}

注意这里使用了不同的时间结构。