用户USER_HZ与内核HZ的值

HZ和Jiffies

系统定时器timer能够以可编程的方式设定频率，来中断cpu处理器。此频率即hz,为每秒的定时器节拍(tick)数，

对应着内核变量HZ。选择合适的HZ值需要权衡。

tick为两个连续中断的时间间隔。

//查看我们系统为 7.9centos,3.1内核

[root@k3master ~]# cat /boot/config-`uname -r` | grep 'CONFIG_HZ='
   CONFIG_HZ=1000   //这个就是内核hz

而在2.6.13中，它又被降低到了250。 2.5之前是100，3.10是10000,

在目前的内核中，可以在编译内核时通过配置菜单选择一个HZ值。该选项的默认值取决于体系架构的版本。

jiffies变量记录了系统启动以来，系统定时器已经触发的次数。内核每秒钟将jiffies变量增加HZ数。

因此，对于HZ值为100的系统，1个jiffy等于10ms，而对于HZ为1000的系统，1个jiffy仅为1ms。

jiffies既反应了次数指标，又反映的是精度的指标，HZ值大，定时器间隔时间就小，因此进程调度的准确性会更高。

但是，HZ值越大也会导致开销和电源消耗更多，因为更多的处理器将被耗费在系统定时器中断上下文中。

HZ的值取决于体系架构。在x86系统上，在2.4内核中，该值默认设置为100；在2.6内核中，该值变为1000；

系统的运行时间（jiffies/Hz）, 将jiffies转化为以秒为单位的时间，计算公式为 jiffies/hz=?s 

HZ为1秒钟的时钟中断次数,jiffies类型 unsigned long 表示无整形都是正整数 

1、HZ=1000时 1jiffies = 1ms(1毫秒) 
2、HZ=100时 1jiffies=10ms
3、HZ=10时  1jiffies=100ms

 这里实际基本都是100或1000，只是理解jiffies的计算方法.

注： 1 秒=1000 毫秒

 

//E:\linux内核\linux-2.6.38.5\linux-2.6.38.5\arch\x86\include\asm\param.h
//E:\linux内核\linux-2.6.38.5\linux-2.6.38.5\include\asm-generic\param.h

linux内核定义了两者的值：

#ifndef __ASM_GENERIC_PARAM_H
#define __ASM_GENERIC_PARAM_H

#ifdef __KERNEL__
# define HZ        CONFIG_HZ    /* Internal kernel timer frequency */
# define USER_HZ    100        /* some user interfaces are */
# define CLOCKS_PER_SEC    (USER_HZ)       /* in "ticks" like times() */
#endif

其中CONFIG_HZ为通过make menuconfig配置的HZ值，一般为1000，

[root@k3master ~]# cat /boot/config-`uname -r` | grep 'CONFIG_HZ='
   CONFIG_HZ=1000

即表示每秒钟jiffies增加1000个计数。

系统时钟每1ms(毫秒)中断一次, 时钟频率，用HZ宏表示，设定为1000，即每秒运行了时钟中断1000次.

实际值可参见代码中include/generated/autoconf.h文件。USER_HZ固定为100，用户层调用 times 系统调用，
返回的是按照USER_HZ计算的jiffies值。

#ifndef HZ
#define HZ 100
#endif
#ifndef EXEC_PAGESIZE
#define EXEC_PAGESIZE    4096
#endif

#ifndef NOGROUP
#define NOGROUP        (-1)
#endif

#define MAXHOSTNAMELEN    64    /* max length of hostname */

#endif /* __ASM_GENERIC_PARAM_H */

用户层与内核之间相关交互

E:\linux内核\linux-2.6.0\linux-2.6.0\include\linux\times.h 

//内核定义了USER_HZ来代表用户空间看到的HZ值
//在x86体系结构上，由于HZ值原来一直是2.5之前是100 ,所以USER_HZ值就定义为100。2.6之后就是1000
//内核可以使用宏 jiffies_to_clock_t()将一个有HZ表示的节拍计数转换为一个由USER_HZ表示的节拍计数
//HZ的值就是CONFIG_HZ值.
//取模运算(%)就是两个整数相除的余数,那么这里就是1000%100=0

#if (HZ % USER_HZ)==0
# define jiffies_to_clock_t(x) ((x) / (HZ / USER_HZ))
#else
# define jiffies_to_clock_t(x) ((clock_t) jiffies_64_to_clock_t((u64) x))
#endif
static inline unsigned long clock_t_to_jiffies(unsigned long x)
{
#if (HZ % USER_HZ)==0
    if (x >= ~0UL / (HZ / USER_HZ))
        return ~0UL;
    return x * (HZ / USER_HZ);
#else
    u64 jif;

    /* Don't worry about loss of precision here .. */
    if (x >= ~0UL / HZ * USER_HZ)
        return ~0UL;

    /* .. but do try to contain it here */
    jif = x * (u64) HZ;
    do_div(jif, USER_HZ);
    return jif;
#endif
}

static inline u64 jiffies_64_to_clock_t(u64 x)
{
#if (HZ % USER_HZ)==0
    do_div(x, HZ / USER_HZ);
#else
    /*
     * There are better ways that don't overflow early,
     * but even this doesn't overflow in hundreds of years
     * in 64 bits, so..
     */
    x *= USER_HZ;
    do_div(x, HZ);
#endif
    return x;
}
#endif
struct tms {
    clock_t tms_utime;
    clock_t tms_stime;
    clock_t tms_cutime;
    clock_t tms_cstime;
};

#endif

E:\linux内核\linux-2.6.38.5\linux-2.6.38.5\kernel\time.c

两者定义的差别导致用户层与内核交互时，需要进行转换。除了以上的64位转换函数 jiffies_64_to_clock_t。

内核还提供了另外两个互换函数，实现函数：

/*
 * Convert jiffies/jiffies_64 to clock_t and back.
 */
clock_t jiffies_to_clock_t(long x)
{
//一个中断时间间隔叫做一个节拍(tick),它的长度以纳秒为单位存放在tick_nsec变量中
//NSEC_PER_SEC单位是每毫秒有多少纳秒
#if (TICK_NSEC % (NSEC_PER_SEC / USER_HZ)) == 0
# if HZ < USER_HZ
    return x * (USER_HZ / HZ);
# else
    return x / (HZ / USER_HZ);
# endif
#else
    return div_u64((u64)x * TICK_NSEC, NSEC_PER_SEC / USER_HZ);
#endif
}
//EXPORT_SYMBOL标签内定义的函数或者符号对全部内核代码公开，不用修改内核代码就可以在您的内核模块中直接调用，
//即使用EXPORT_SYMBOL可以将一个函数以符号的方式导出给其他模块使用
EXPORT_SYMBOL(jiffies_to_clock_t);

unsigned long clock_t_to_jiffies(unsigned long x)
{
#if (HZ % USER_HZ)==0
    if (x >= ~0UL / (HZ / USER_HZ))
        return ~0UL;
    return x * (HZ / USER_HZ);
#else
    /* Don't worry about loss of precision here .. */
    if (x >= ~0UL / HZ * USER_HZ)
        return ~0UL;

    /* .. but do try to contain it here */
    return div_u64((u64)x * HZ, USER_HZ);
#endif
}
EXPORT_SYMBOL(clock_t_to_jiffies);

u64 jiffies_64_to_clock_t(u64 x)
{
#if (TICK_NSEC % (NSEC_PER_SEC / USER_HZ)) == 0
# if HZ < USER_HZ
    x = div_u64(x * USER_HZ, HZ);
# elif HZ > USER_HZ
    x = div_u64(x, HZ / USER_HZ);
# else
    /* Nothing to do */
# endif
#else
    /*
     * There are better ways that don't overflow early,
     * but even this doesn't overflow in hundreds of years
     * in 64 bits, so..
     */
    x = div_u64(x * TICK_NSEC, (NSEC_PER_SEC / USER_HZ));
#endif
    return x;
}
EXPORT_SYMBOL(jiffies_64_to_clock_t);

Linux网桥的ioctl为例,设置和获取bridge表项的最大超时时间
 代码位于文件net/bridge/br_ioctl.c中 

static int old_dev_ioctl(struct net_device *dev, struct ifreq *rq, int cmd)
{
unsigned char mac[ETH_ALEN];
struct net_bridge *br = netdev_priv(dev);
unsigned long args[4];

if (copy_from_user(args, rq->ifr_data, sizeof(args)))
return -EFAULT;

 switch (args[0]) {

 case BRCTL_GET_BRIDGE_INFO:
 {
  struct __bridge_info b;
  b.max_age = jiffies_to_clock_t(br->max_age); //转化为USER_HZ表示的clock
  return 0;
 }
 case BRCTL_SET_BRIDGE_MAX_AGE:
 {
  unsigned long t = clock_t_to_jiffies(args[1]); //转化为HZ表示的jiffies
  br->bridge_max_age = t;
  return 0;
 }
}

获取运行系统HZ值（网络中邻居表的locktime参数，默认设置的是一个HZ）

通过proc文件可读取
[root@ht8 ens192]# cat /proc/sys/net/ipv4/neigh/ens192/locktime 
100