"陈香兰的Linux内核源代码解读,主要关注时钟和定时测量方面。讲解了Linux内核如何处理不同的时钟机制,包括实时时钟(RTC)、时间戳计数器(TSC)、可编程间隔定时器(PIT)以及在SMP系统上的本地APIC定时器。内容涵盖了获取当前时间、设置定时器以及硬件时钟的工作原理和相关系统调用。"
在Linux内核中,时间纪元始于1970年1月1日午夜(UTC),这是大多数时间计算的基础。内核提供了多种方式来处理时钟和定时测量。时间测量主要由硬件电路完成,这些电路通常基于固定频率的振荡器和计数器。在80x86架构上,内核需要管理四种时钟:RTC、TSC、PIT和SMP系统上的本地APIC定时器。
RTC(实时时钟)是一个独立于CPU和其他芯片的组件,它有一个小电池供电,即使电脑关机也能保持运行。RTC与CMOS RAM通常集成在一起,并能在IRQ8上产生2HZ到8192HZ之间的中断。Linux内核通过访问0x70和0x71端口来读取RTC的时间,并通过系统调用如`time()`, `ftime()`, `gettimeofday()`来获取当前时间,对应的设备文件是/dev/rtc。此外,系统管理员还可以通过特定的程序设置RTC。
时间戳计数器(TSC)是从Pentium处理器开始引入的,它接收外部振荡器的时钟信号,从那时起,许多80x86处理器都包含了这个特性。TSC被用来提供高精度的计时,但由于不同处理器的TSC速度可能不同,所以在多处理器环境中使用时需要额外的同步机制。
可编程间隔定时器(PIT)则用于产生周期性中断,通常在100 Hz的频率下,对系统计时和调度任务至关重要。在SMP系统上,本地APIC定时器则为每个处理器提供独立的定时功能,以确保在多核环境中的准确性和效率。
Linux内核通过函数如`mach_get_cmos_time`, `get_wallclock`, `read_persistent_clock`, `timekeeping_init`, `timekeeping_resume`, `timekeeping_suspend`等来管理和操作这些时钟资源,以满足操作系统对时间管理和定时的需求。
理解和掌握Linux内核中的时钟和定时测量机制对于深入理解操作系统的工作原理,尤其是性能优化和时间敏感的应用开发,具有至关重要的作用。这些知识对于系统程序员、内核开发者和高性能计算领域的工程师尤为关键。