深入探究：Linux中hrtimer的应用技巧(linuxhrtimer用法)
随着计算机技术的不断发展，现代操作系统的软实时性越来越得到重视。Linux作为一种主流的开源操作系统，其内核设计的软实时性能也得到了广泛认可。其中，hrtimer是一个重要的软实时性能优化工具，能够实现高精度的定时器管理。本文将深入探究Linux中hrtimer的应用技巧，为读者提供关于hrtimer的基础知识和常见用法，帮助读者更好地优化软实时性能。
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什么是hrtimer？
在深入探究hrtimer的应用技巧之前，我们需要了解什么是hrtimer。
hrtimer本质上是一种定时器，其中“hr”是high-resolution的缩写，表示高分辨率。与传统定时器不同的是，hrtimer能够实现高精度的定时，达到微秒级甚至纳秒级的时间精度。同时，hrtimer还能够进行周期性定时，因此它被广泛应用于实时性要求较高的场景。
hrtimer主要应用于Linux内核中，可以用来进行内核线程调度、延迟计算、网络协议等场景。同时，hrtimer还被广泛应用于Linux下的各种实时操作系统和实时应用程序中。
hrtimer的基本使用方法
理解了hrtimer的概念和作用之后，接下来我们将介绍hrtimer的基本使用方法。
hrtimer的使用分为两个阶段：创建hrtimer和注册hrtimer。
1. 创建hrtimer
hrtimer的创建需要使用hrtimer_init函数，该函数定义如下：
“`
void hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t which_clock, enum hrtimer_mode mode);
“`
其中，timer是要创建的hrtimer实例，which_clock是时钟源，mode是定时器的模式。
2. 注册hrtimer
hrtimer注册需要使用hrtimer_start或hrtimer_forward函数，这两个函数分别用于启动或重置定时器。它们的定义如下：
“`
int hrtimer_start(struct hrtimer *timer, const ktime_t expires, const enum hrtimer_mode mode);
void hrtimer_forward(struct hrtimer *timer, ktime_t now, const ktime_t interval);
“`
其中，timer是要注册的hrtimer实例，expires是定时器的到期时间，mode是定时器的模式。
除此之外，hrtimer还有一些常用的属性和方法，如下：
– hrtimer_cancel：取消定时器注册
– hrtimer_get_residue：获取剩余时间
– hrtimer_get_expires：获取下次到期时间
– hrtimer_restart：重新启动定时器
hrtimer应用技巧
了解了hrtimer的基本使用方法之后，我们来看一些hrtimer的实际应用技巧。
1. 定时管理
在实际应用中，有许多场景需要进行定时管理，比如延迟计算、周期性任务等。此时，hrtimer就能够派上用场。
比如下面的代码中，我们使用hrtimer启动一个定时器，当定时器到期时输出“hello world”。这个例子展示了如何使用hrtimer进行定时管理：
“`
#include
#include
#include
static struct hrtimer hr_timer;
enum hrtimer_restart timer_callback(struct hrtimer *timer)
{
printk(KERN_INFO “Hello world\n”);
hrtimer_forward(timer, ktime_get(), ktime_set(0, 1000000));
return HRTIMER_RESTART;
}
int init_module(void)
{
ktime_t ktime = ktime_set(0, 1000000);
hrtimer_init(&hr_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
hr_timer.function = &timer_callback;
hrtimer_start(&hr_timer, ktime, HRTIMER_MODE_REL);
return 0;
}
void cleanup_module(void)
{
hrtimer_cancel(&hr_timer);
}
MODULE_LICENSE(“GPL”);
“`
2. 内核线程调度
线程调度是Linux内核的一项重要功能，它能够让内核按照某种策略动态地分配CPU时间给各个线程。在实际应用中，可以通过hrtimer来实现内核线程调度。
比如下面的代码中，我们使用hrtimer代替传统的定时器来调度内核线程。具体来说，当定时器到期时，会唤醒对应的内核线程，从而实现线程调度：
“`
#include
#include
#include
#include
static enum hrtimer_restart timer_callback(struct hrtimer *timer);
struct task_struct *task;
static struct hrtimer hr_timer;
enum hrtimer_restart timer_callback(struct hrtimer *timer)
{
wake_up_process(task);
hrtimer_forward(timer, ktime_get(), ktime_set(0, 1000000));
return HRTIMER_RESTART;
}
int thread_fn(void *data)
{
printk(KERN_INFO “I’m in\n”);
while (!kthread_should_stop()) {
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
schedule();
printk(KERN_INFO “awaken\n”);
}
printk(KERN_INFO “I’m out\n”);
return 0;
}
int init_module(void)
{
ktime_t ktime = ktime_set(1, 0);
hrtimer_init(&hr_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
hr_timer.function = &timer_callback;
hrtimer_start(&hr_timer, ktime, HRTIMER_MODE_REL);
task = kthread_create(&thread_fn, NULL, “my_thread”);
wake_up_process(task);
return 0;
}
void cleanup_module(void)
{
hrtimer_cancel(&hr_timer);
kthread_stop(task);
}
MODULE_LICENSE(“GPL”);
“`
3. 延迟计算
延迟计算是一种实时性要求较高的场景。利用hrtimer，我们可以实现高精度的延迟计算。比如下面的代码中，我们使用hrtimer实现一个每隔10ms打印一次时间戳的程序：
“`
#include
#include
#include
#include
static struct hrtimer hr_timer;
static ktime_t kt_period;
enum hrtimer_restart timer_callback(struct hrtimer *timer)
{
ktime_t currtime, remnder;
currtime = ktime_get();
printk(KERN_INFO “%lld.%lld\n”, (long long)currtime.tv_sec, (long long)currtime.tv_nsec);
remnder = ktime_sub(kt_period, ktime_get());
hrtimer_forward_now(timer, remnder);
return HRTIMER_RESTART;
}
int init_module(void)
{
kt_period = ktime_set(0, 10000000); // 10ms
hrtimer_init(&hr_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
hr_timer.function = &timer_callback;
hrtimer_start(&hr_timer, kt_period, HRTIMER_MODE_REL);
return 0;
}
void cleanup_module(void)
{
hrtimer_cancel(&hr_timer);
}
MODULE_LICENSE(“GPL”);
“`
成都网站建设公司-创新互联,建站经验丰富以策略为先导10多年以来专注数字化网站建设,提供企业网站建设,高端网站设计,响应式网站制作,设计师量身打造品牌风格,热线:028-86922220linux 中断 下半部 处理时间过长 怎么办
linux中断的命令是“ctrl+c”这个就茄漏早是命令搜哗。建议在使用的时候使用linux后台管理命令，这样任务操作两不误，这个就是linux的多任务操颤雀作。具体命令可以参考linux就该这样学一书，希望能够帮助你
一、中断处理为什么要下半部？
Linux在中断处理中间中断处理分了上半部和下半部，目的就是提高系统的响应能力和并发能力。通俗一点来讲：当一个中断产生，调用该中断对应的处理程序(上半部)然后告诉系统，对应的后半部可以执行了。然后中断处理程序就返回，下半部会在合适的时机有系统调用。这样一来就大大的减少了中断处理所需要的时间。
二、那些工作应该放在上半部，那些应该放在下半部？
没有严格的规则，只有一些提示：
1、对时间非常敏感，放在上半部。
2、与硬件相关的，放在上半部。
3、不能被其他中断打断的工作，放在上半部。
以上三点之外的，考虑放在下半部。
三、下半部机制在Linux中是怎么实现的？
下半部在Linux中有以下实现机制：
1、BH(在2.5中删除)
2、任务队列(task queue，在2.5删除)
3、软中断(softirq，2.3开始。本文重点)
4、tasklet(2.3开始)
5、工作队列(work queue，2.5开始)
四、软中断是怎么实现的(以下代码出自2.6.32)？
软中断不会抢占另外一个软中断，唯一可以抢占软中断的是中断处理程序。
软中断可以在不同CPU上并发执行(哪怕是同一个软中断)
1、软中断是编译期间静态分配的，定义如亩源下：
struct softirq_action { void (*action)(struct softirq_action *); };
/*
* PLEASE, avoid to allocate new softirqs, if you need not _really_ high
* frequency threaded job scheng. For almost all the purposes
* tasklets are more than enough. F.e. all serial device BHs et
* al. should be converted to tasklets, not to softirqs.
*/
enum {
HI_SOFTIRQ=0,
TIMER_SOFTIRQ,
NET_TX_SOFTIRQ,
NET_RX_SOFTIRQ,
BLOCK_SOFTIRQ,
BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,
TASKLET_SOFTIRQ,
SCHED_SOFTIRQ,
HRTIMER_SOFTIRQ,
RCU_SOFTIRQ, /* Preferable RCU should always be the last softirq */
NR_SOFTIRQS
};
/*
* map softirq index to softirq name. update ‘softirq_to_name’ in * kernel/softirq.c when adding a new softirq.
*/
extern char *softirq_to_name;
static struct softirq_action softirq_vec __cacheline_aligned_in_p;
说明：
(1)、软中断的个数书上说是32，看来到这个版本已经发生变化了。
(2)、void (*action)(struct softirq_action *);传递整个结构体指针在于当结构体成员发生变化是，接口不变。
2、系统执行软中断一个注册的软中断必须被标记后才会执行(触发软中断)，通常中断处理程序会在返回前标记它的软中断。在下列地方，待处理的软中断会被执行：
(1)、从一个硬件迅悉态中断代码处返回。
(2)、在ksoftirqd内核线程。
(3)、在那些显示检查和执行待处理的软中断代码中。
ksoftirqd说明：
每个处理器都有一个这样的线程。所有线程的名字都叫做ksoftirq/n，区别在于n，它对应的是处理器的编号。在一个双CPU的机器上就有两个这样陆世的线程，分别叫做ksoftirqd/0和ksoftirqd/1。为了保证只要有空闲的处理器，它们就会处理软中断，所以给每个处理器都分配一个这样的线程。
执行软中断的代码如下：
alinkage void __do_softirq(void)
{
struct softirq_action *h;
__u32 pending;
int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;
int cpu;
pending = local_softirq_pending();
account_system_vtime(current);
__local_bh_disable((unsigned long)__builtin_return_address(0));
lockdep_softirq_enter();
cpu = p_processor_id();
restart:
/* Reset the pending bitmask before enabling irqs */
set_softirq_pending(0);
local_irq_enable();
h = softirq_vec;
do {
if (pending & 1) {
int prev_count = preempt_count();
kstat_incr_softirqs_this_cpu(h – softirq_vec);
trace_softirq_entry(h, softirq_vec);
h->action(h);
trace_softirq_exit(h, softirq_vec);
if (unlikely(prev_count != preempt_count())) {
printk(KERN_ERR “huh, entered softirq %td %s %p”
“with preempt_count %08x,”
” exited with %08x?\n”, h – softirq_vec,
softirq_to_name,
h->action, prev_count, preempt_count());
preempt_count() = prev_count;
}
rcu_bh_qs(cpu);
}
h++;
pending >>= 1;
} while (pending);
local_irq_disable();
pending = local_softirq_pending();
if (pending && –max_restart)
goto restart;
if (pending)
wakeup_softirqd();
lockdep_softirq_exit();
account_system_vtime(current);
_local_bh_enable();
}
3、编写自己的软中断
(1)、分配索引，在HI_SOFTIRQ与NR_SOFTIRQS中间添加自己的索引号。
(2)、注册处理程序，处理程序：open_softirq(索引号，处理函数)。
(3)、触发你的软中断：raise_softirq(索引号)。
4、软中断处理程序注意
(1)、软中断处理程序执行的时候，允许响应中断，但自己不能休眠。
(2)、如果软中断在执行的时候再次触发，则别的处理器可以同时执行，所以加锁很关键。
加入等待队列，等系统有空的时候执行
kill -9 强制杀死！！！
linux hrtimer用法的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于linux hrtimer用法,深入探究：Linux中hrtimer的应用技巧,linux 中断 下半部 处理时间过长 怎么办的信息别忘了在本站进行查找喔。
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