Linux的动态定时器--时间轮

Linux的定时器—有时也称为动态定时器或内核定时器—是管理内核时间的基础。定时器是一种软件功能，即允许在将来的某个时刻，函数在给定的时间间隔用完时被调用。注意的是定时器并不会周期运行，它在超时后就自行销毁，这也是定时器被称为动态定时器的一个原因。动态定时器不断地创建和销毁，而且它的运行次数也不受限制。

定时器在内核代码中属于一个基础组件。要想完全弄清楚linux2.6中内核定时器的实现，得先从初始化开始。

在start_kernel(void)-->init_timers(void)

1. void __init init_timers(void)  
2. {  
3.     int err = timer_cpu_notify(&timers_nb, (unsigned long)CPU_UP_PREPARE,  
4.                 (void *)(long)smp_processor_id());  
5.   
6.     init_timer_stats();  
7.   
8.     BUG_ON(err == NOTIFY_BAD);  
9.     register_cpu_notifier(&timers_nb);  
10.     open_softirq(TIMER_SOFTIRQ, run_timer_softirq);  
11. }  

在timer_cpu_notify(&timers_nb,(unsigned long)CPU_UP_PREPARE,

(void*)(long)smp_processor_id());

中执行

init_timers_cpu(cpu) //初始化本cpu中的timers

初始化的主要代码是：

这段代码的主体是base，base的定义是：structtvec_base *base;

这个tvec_base是动态定时器的主要数据结构，每个cpu上有一个，它包含相应cpu中处理动态定时器需要的所有数据。为简化分析仅考虑单cpu。给出这个数据机构：

其中，timer_list是具体定时器的结构体(后面再具体看timer_list结构体)；上面包含tv1，tv2，tv3，tv4，tv5；内核定时器的巧妙设计就在于此。

从这个定义看到，tv1就是长度为256的数组，数组成员是list_head；同样的，tv2，tv3，tv4和tv5都是长度为64的数组，数组成员是list_head。List_head就是linux内核代码中广泛使用的双向链表。在阻塞和非阻塞中的等待队列时就看到了list_head的应用。那么，tv1-tv5都是数组+链表的实现，其实hash的有一种简单实现就是数组+链表的组合，那么这几个就有些hash的味道，具体是不是，还要分析道后面才知道。

再回到前面的初始化中，

for(j = 0; j < TVN_SIZE; j++) {

INIT_LIST_HEAD(base->tv5.vec+ j);

INIT_LIST_HEAD(base->tv4.vec+ j);

INIT_LIST_HEAD(base->tv3.vec+ j);

INIT_LIST_HEAD(base->tv2.vec+ j);

}

for(j = 0; j < TVR_SIZE; j++)

INIT_LIST_HEAD(base->tv1.vec+ j);

就tv1-tv5这5个结构体中的数组中每个list_head进行初始化。

base->timer_jiffies= jiffies;

base->next_timer= base->timer_jiffies;

将base中的timer_jiffies和next_timer都初始化为jiffies。

初始化完成后，在init_timers函数的第二个重要的步骤是：

open_softirq(TIMER_SOFTIRQ,run_timer_softirq);

下面来看具体定时器的初始化和添加操作：

初始化的函数：

初始化的宏定义：

定时器的添加：

Timer_list结构体的定义：