Linux系统内核定时器机制详解（下)

7．6．3．7 定时器迁移操作

由于一个定时器的interval值会随着时间的不断流逝（即jiffies值的不断增大）而不断变小，因此那些原本到期紧迫程度较低的定时器会随着jiffies值的不断增大而成为既将马上到期的定时器。比如定时器向量tv2.vec [0]中的定时器在经过256个时钟滴答后会成为未来256个时钟滴答内会到期的定时器。因此，定时器在内核动态定时器链表中的位置也应相应地随着改变。改变的规则是：当tv1.index重新变为0时（意味着tv1中的256个定时器向量都已被内核扫描一遍了，从而使tv1中的256个定时器向量变为空），则用tv2.vec［index］定时器向量中的定时器去填充tv1，同时使tv2.index加1（它以64为模）。当tv2.index重新变为0（意味着tv2中的64个定时器向量都已经被全部填充到tv1中去了，从而使得tv2变为空），则用tv3.vec［index］定时器向量中的定时器去填充tv2。如此一直类推下去，直到tv5。

函数cascade_timers()完成这种定时器迁移操作，该函数只有一个 timer_vec结构类型指针的参数tv。这个函数将把定时器向量tv->vec［tv->index］中的所有定时器重新填充到上一层定时器向量中去。如下所示（kernel/timer.c）：

static inline void cascade_timers(struct timer_vec *tv) 
{ 
/* cascade all the timers from tv up one level */ 
struct list_head *head, *curr, *next; 

head = tv->vec + tv->index; 
curr = head->next; 
/* 
* We are removing _all_ timers from the list, so we don't have to 
* detach them individually, just clear the list afterwards. 
*/ 
while (curr != head) { 
struct timer_list *tmp; 

tmp = list_entry(curr, struct timer_list, list); 
next = curr->next; 
list_del(curr); // not needed 
internal_add_timer(tmp); 
curr = next; 
} 
INIT_LIST_HEAD(head); 
tv->index = (tv->index + 1) & TVN_MASK; 
}

对该函数的注释如下：

（1）首先，用指针head指向定时器头部向量头部的list_head结构。指针curr指向定时器向量中的第一个定时器。

（2）然后，用一个while{}循环来遍历定时器向量tv->vec［tv ->index］。由于定时器向量是一个双向循环队列，因此循环的终止条件是curr=head。对于每一个被扫描的定时器，循环体都先调用 list_del()函数将当前定时器从链表中摘除，然后调用internal_add_timer()函数重新确定该定时器应该被放到哪个定时器向量中去。

（3）当从while{}循环退出后，定时器向量tv->vec［tv- >index］中所有的定时器都已被迁移到其它地方（到它们该呆的地方：－），因此它本身就成为一个空队列。这里我们显示地调用 INIT_LIST_HEAD()宏来将定时器向量的表头结构初始化为空。

（4）最后，将tv->index值加1，当然它是以64为模。

7．6．4．8 扫描并执行当前已经到期的定时器

函数run_timer_list()完成这个功能。如前所述，该函数是被 timer_bh()函数所调用的，因此内核定时器是在时钟中断的Bottom Half中被执行的。记住这一点非常重要。全局变量timer_jiffies表示了内核上一次执行run_timer_list()函数的时间，因此 jiffies与timer_jiffies的差值就表示了自从上一次处理定时器以来，期间一共发生了多少次时钟中断，显然run_timer_list ()函数必须为期间所发生的每一次时钟中断补上定时器服务。该函数的源码如下（kernel/timer.c）：

static inline void run_timer_list(void) 
{ 
spin_lock_irq(&timerlist_lock); 
while ((long)(jiffies - timer_jiffies) >= 0) { 
struct list_head *head, *curr; 
if (!tv1.index) { 
int n = 1; 
do { 
cascade_timers(tvecs[n]); 
} while (tvecs[n]->index == 1 && ++n < NOOF_TVECS); 
} 
repeat: 
head = tv1.vec + tv1.index; 
curr = head->next; 
if (curr != head) { 
struct timer_list *timer; 
void (*fn)(unsigned long); 
unsigned long data; 

timer = list_entry(curr, struct timer_list, list); 
fn = timer->function; 
data= timer->data; 

detach_timer(timer); 
timer->list.next = timer->list.prev = NULL; 
timer_enter(timer); 
spin_unlock_irq(&timerlist_lock); 
fn(data); 
spin_lock_irq(&timerlist_lock); 
timer_exit(); 
goto repeat; 
} 
++timer_jiffies; 
tv1.index = (tv1.index + 1) & TVR_MASK; 
} 
spin_unlock_irq(&timerlist_lock); 
}

函数run_timer_list()的执行过程主要就是用一个大while{}循环来为时钟中断执行定时器服务，每一次循环服务一次时钟中断。因此一共要执行（jiffies－timer_jiffies＋1）次循环。循环体所执行的服务步骤如下：

（1）首先，判断tv1.index是否为0，如果为0则需要从tv2中补充定时器到tv1中来。但tv2也可能为空而需要从tv3中补充定时器，因此用一个do{}while循环来调用cascade_timer()函数来依次视需要从tv2中补充tv1，从tv3中补充tv2、…、从tv5中补充tv4。显然如果tvi.index=0（2≤i≤5），则对于tvi执行 cascade_timers()函数后，tvi.index肯定为1。反过来讲，如果对tvi执行过cascade_timers()函数后 tvi.index不等于1，那么可以肯定在未对tvi执行cascade_timers()函数之前，tvi.index值肯定不为0，因此这时tvi 不需要从tv(i+1)中补充定时器，这时就可以终止do{}while循环。

（2）接下来，就要执行定时器向量tv1.vec［tv1.index］中的所有到期定时器。因此这里用一个goto repeat循环从头到尾依次扫描整个定时器对列。由于在执行定时器的关联函数时并不需要关CPU中断，所以在用detach_timer()函数将当前定时器从对列中摘除后，就可以调用spin_unlock_irq()函数进行解锁和开中断，然后在执行完当前定时器的关联函数后重新用 spin_lock_irq（）函数加锁和关中断。

（3）当执行完定时器向量tv1.vec[tv1.index]中的所有到期定时器后，tv1.vec［tv1.index］应该是个空队列。至此这一次定时器服务也就宣告结束。

（4）最后，将timer_jiffies值加1，将tv1.index值加1，当然它的模是256。然后，回到while循环开始下一次定时器服务。