一、定时器基础知识
定时器是一种常见的软件机制，可以用来实现任务调度、超时处理、定期操作等功能。在Linux内核中，定时器由内核模块提供，通常使用内核API管理和操作。
Linux定时器支持两种类型：系统定时器和CPU定时器。系统定时器是一组全局的定时器，可以用于实现延时、周期性触发等功能；CPU定时器是一组与CPU绑定的定时器，可以实现与进程调度、时钟中断相关的功能。
对于系统定时器，它们通常与内核中的软件时钟相关联。时钟定时器（timer_list）是一种维护在内核时钟队列中的定时器，由内核模块进行管理和操作。
二、使用系统定时器
在Linux内核中，使用系统定时器可以使用多种方式实现。最常用的方式是使用timer处理器，它是一种高级机制，通过封装时钟计数器的基础操作来管理定时器。
1. 创建定时器
struct timer_list timer;
void timer_func(unsigned long arg)
{
/* 处理函数 */
}
init_timer(&timer);
timer.function = timer_func;
timer.expires = jiffies + HZ;
add_timer(&timer);
上述代码创建了一个定时器timer，设置了定时器的处理函数为timer_func，并设置定时器的过期时间为当前时钟tick数加上1秒。
2. 操作定时器
定时器创建后，可以使用一系列API函数对其进行操作。下面列出了定时器的API函数。
– void init_timer(struct timer_list *timer)：初始化定时器
– void add_timer(struct timer_list *timer)：添加定时器到内核定时器队列中
– int del_timer(struct timer_list *timer)：将定时器从内核定时器队列中删除
– int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)：修改定时器的过期时间
3. 销毁定时器
del_timer(&timer);
三、使用CPU定时器
CPU定时器是一种与进程调度、时钟中断相关的定时器。在Linux内核中，CPU定时器是通过hrtimer机制实现的。hrtimer是一种高精度定时器机制，它可以实现微秒级别的精度控制。
1. 创建定时器
enum hrtimer_restart hrtimer_func(struct hrtimer *timer)
{
/* 处理函数 */
return HRTIMER_RESTART;
}
struct hrtimer hr_timer;
ktime_t ktime;
ktime = ktime_set(0, 10000);
hrtimer_init(&hr_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
hr_timer.function = hrtimer_func;
hrtimer_start(&hr_timer, ktime, HRTIMER_MODE_REL);
上述代码创建了一个hrtimer定时器hr_timer，设置了定时器的处理函数为hrtimer_func，并设置了定时器的过期时间为10000纳秒（10微秒）。
2. 操作定时器
定时器创建后，可以使用一系列API函数对其进行操作。下面列出了hrtimer的API函数。
– void hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t clock_id, enum hrtimer_mode mode)：初始化定时器
– int hrtimer_start(struct hrtimer *timer, ktime_t tim, const enum hrtimer_mode mode)：添加定时器到内核定时器队列中
– int hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer)：将定时器从内核定时器队列中删除
– ktime_t ktime_set(const s64 secs, const unsigned long nsecs)：设置时间，单位为纳秒
3. 销毁定时器
hrtimer_cancel(&hr_timer);
四、定时器的原理
定时器的实现原理是通过CPU时钟中断来实现的。当定时器到期时，硬件时钟中断会触发内核的定时器处理函数。在处理函数中，开发人员可以进行相关任务的处理或触发下一个时钟周期的操作。
在Linux内核中，定时器实现是基于内核定时器队列的。该队列维护了一组按照到期时间排序的定时器，定时器的处理函数将在到期时被触发。
使用系统定时器和CPU定时器时需要注意一些问题。例如，在内核中添加系统定时器或CPU定时器时，需要在进程上下文外执行，否则会发生死锁；在定时器处理函数中，需要避免长时间执行耗时操作。
原创文章，作者：YBMYE，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/332580.html
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