Linux内核中的jiffies（转）

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定义在文件中：

　　extern unsigned long volatile jiffies;

　　可以利用jiffies设置超时等，譬如：

　　unsigned long timeout = jiffies + tick_rate * 2; // 2秒钟后超时

　　if(time_before(jiffies, timeout){

　　// 还没有超时

　　}

　　else{

　　// 已经超时

　　}

　　内核提供了四个宏来比较节拍计数，这些宏定义在文件中：

　　time_before(unknown, known)

　　time_after(unknown, known)

　　time_before_eq(unknown, known)

　　time_after_eq(unknown, known)

　　比较的时候用这些宏可以避免jiffies由于过大造成的回绕问题。

　　除了系统定时器外，还有一个与时间有关的时钟：实时时钟(RTC)，这是一个硬件时钟，用来持久存放系统时间，系统关闭后靠主板上的微型电池保持计时。系 统启动时，内核通过读取RTC来初始化Wall Time,并存放在xtime变量中，这是RTC最主要的作用。

  Linux核心几个重要跟时间有关的名词或变数，底下将介绍HZ、tick与jiffies。

（1）HZ

      Linux核心每隔固定周期会发出timer interrupt (IRQ 0)，HZ是用来定义每一秒有几次timer interrupts。举例来说，HZ为1000，代表每秒有1000次timer interrupts。 HZ可在编译核心时设定，具体查询设定方法可参见上篇文章《linux运行多久了》。

（2）Tick

      Tick是HZ的倒数，意即timer interrupt每发生一次中断的时间。如HZ为250时，tick为4毫秒(millisecond)。

（3）全局变量xtime

      xtime是timeval数据结构变量，首先看timeval结构
struct timeval
{
      time_t tv_sec; /***second***/
      susecond_t tv_usec;/***microsecond***/
}

1秒＝1000毫秒（3个零），1秒＝1000 000微秒（6个零），1秒＝1000 000 000纳秒（9个零），1秒＝1000 000 000 000皮秒（12个零）。秒用s表现，毫秒用ms，微秒用us表示，纳秒用ns表示，皮秒用ps表示，他们的分级单位是千，即每次3个零。所以 microsecond是表示us。
      xtime是从cmos电路中取得的时间，一般是从某一历史时刻开始到现在的时间，也就是为了取得我们操作系统上显示的日期。这个就是所谓的“实时时钟”，它的精确度是微秒。
（4）Jiffies

      在<linux/jiffies.h>，定义了Jiffies为Linux核心变数(32位元变数，unsigned long)，它被用来纪录系统自开机以来，已经过多少的tick，在linux内核中jiffies远比xtime重要。每发生一次timer interrupt，Jiffies变数会被加一。jiffies 与绝对时间之间的转换，用两个宏来完成两种时间单位的互换：JIFFIES_TO_NS()、NS_TO_JIFFIES()。

      硬件给内核提供一个系统定时器用以计算和管理时间，值得注意的是，Jiffies于系统开机时，并非初始化成零，而是被设为-300*HZ (kernel/time.c)，即代表系统于开机五分钟后，jiffies便会溢位。那溢位怎么办?事实上，Linux核心定义几个 macro(timer_after(unknown, known)、time_after_eq(unknown, known)、time_before(unknown, known)与time_before_eq(unknown, known))，即便是溢位，也能藉由这几个macro正确地取得jiffies的内容。

      可以利用jiffies设置超时等，譬如：

unsigned long timeout = jiffies + tick_rate * 2; // 2秒钟后超时，比如tick_rate=250，经过500次的tick中断，2S就过了

if(time_before(jiffies, timeout)

{
       // 还没有超时

}
else

{
       // 已经超时

}

      另外，80x86架构定义一个与jiffies相关的变数jiffies_64 ，此变数64位元，要等到此变数溢位可能要好几百万年。因此要等到溢位这刻发生应该很难吧。那如何经由jiffies_64取得jiffies资讯呢?事 实上，jiffies被对应至jiffies_64最低的32位元。因此，经由jiffies_64可以完全不理会溢位的问题便能取得jiffies。

（5）除了系统定时器jiffies外，还有一个与时间有关的时钟：实时时钟（RTC），这是一个硬件时钟，用来持久存放系统时间，系统关闭后靠主 板上的微型电池保持计时。系统启动时，内核通过读取RTC来初始化Wall Time,并存放在xtime变量中，这是RTC最主要的作用。