Linux内核定时器编程

时间:2021-08-28 14:37:08

        在Linux设备驱动编程中,我们可以利用Linux内核中提供的一组函数和数据结构来完成定时触发工作或着完成某周期性的事务。内核定时器是内核用来控制在未来某个时间点(基于jiffies)调度执行某个函数的一种机制。

被调度的函数肯定是异步执行的,它类似于一种软中断,而且是处于非进程的上下文中,所以调度函数必须遵守以下规则:

1. 不能访问用户空间,因为没有进程上下文,无法与特定的进程与用户关联

2. 不能执行调度或休眠

3. 没有current指针

4. 任何被访问的数据结构都应该针对并发访问进行保护,以防竞争条件

 

内核定时器的调度函数运行过一次后就不会再运行了,但可以通过在被调度的函数中重新调度自己来周期运行。

 

内核定时器的数据结构如下所示:

struct timer_list {

        struct list_head entry;

        unsigned long expires;

        void (*function)(unsigned long);

        unsigned long data;

       struct tvec_base *base;

       ......

};

其中expires字段表示期望定时器执行的jiffies值,到达jiffies值时,将调用function函数,并传递data作为参数(如果function函数需要不止一个参数时,那么可以将几个参数组成一个结构体,并将结构体的指针赋值给data)。当一个定时器被注册到内核之后,entry字段用来连接该定时器到一个内核链表中。base字段是内核内部实现所使用的。

 

在使用struct timer_list之前,需要初始化该数据结构:

方法一:

DEFINE_TIMER(timer_name, function_name, expires_value, data);

方法二:

struct timer_list mytimer;

setup_timer(&mytimer, (*function)(unsigned long), unsigned long data);

mytimer.expires = jiffies + 5*HZ;

方法三:

struct timer_list mytimer;

init_timer(&mytimer);    

mytimer ->timer.expires = jiffies + 5*HZ;

mytimer ->timer.data = (unsigned long) dev;

mytimer ->timer.function = &corkscrew_timer; /* timer handler */

通过init_timer()动态地定义一个定时器,然后将处理函数的地址和参数绑定给一个timer_list

注意:无论用哪种方法初始化,其本质都是给字段赋值,所以只要在运行add_timer()之前,expires,functiondata字段都可以直接再修改。

以上这些宏和函数的定义,参见include/linux/timer.h

 

注册

add_timer(struct timer_list *timer);

定时器要生效,还必须被连接到内核专门的链表在中。

 

重新注册

mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);

mod_timer函数会重新注册定时器到内核,而不管定时器函数是否被运行过。

 

注销

del_timer(struct timer_list *timer);

对于一个已经被运行过且没有重新注册自己的定时器而言,注销函数其实有没什么事可做。

 

int timer_pending(const struct timer_list *timer);

这个函数用来判断一个定时器是否被添加了内核链表中以等待被调度。注意,当一个定时器函数即将要被运行前,内核会把相应的定时器从内核链表中删除(相当于注销)。

 

定时器使用例子:

#include <linux/module.h>

#include <linux/timer.h>

#include <linux/jiffies.h>

 

struct timer_list mytimer;

 

static void myfunc(unsigned long data)

{

        printk(“%s\n”, (char*)data);

        mod_timer(&mytimer, jiffies + 2*HZ);

}

 

static int __init mytimer_init(void)

{

         setup_timer(&mytimer, myfunc, (unsigned long)”Hello, world!”);

         mytimer.expires = jiffies +HZ;

         add_timer(&mytimer);

         return 0;

}

 

static void __exit mytimer_exit(void)

{

        del_timer(&mytimer);

}

 

module_init(mytimer_init);

module_exit(mytimer_exit);