linux内核驱动学习

在Linux内核驱动开发中，处理延时是一个关键任务，特别是在与硬件交互时。了解如何正确地管理和控制延时对于优化系统性能至关重要。本篇主要探讨了Linux内核驱动中的延时处理方法。 内核中的延时时间计数与HZ主时钟中断有关。HZ决定了每秒内发生的时钟中断次数，它由内核根据具体的CPU体系结构设定。在某些平台上，例如ONT，HZ的定义可以在`linux/include/asm-ppc/param.h`找到。对于用户空间，HZ通常是隐藏的，表现为100，但实际HZ值可以通过`/proc/interrupts`和`/proc/uptime`来推算。`jiffies`是内核用来跟踪时间的全局变量，它表示自系统启动以来的时钟滴答数，一个jiffies等于1/HZ秒。`jiffies_64`是64位版本，用于处理更大的时间间隔。 在处理延时时，Linux内核提供了一些宏定义，如`time_after(a, b)`、`time_before(a, b)`和`time_after_eq(a, b)`，用于比较两个jiffies值是否满足特定的时间关系。这些宏常用于延时判断。 简单的忙等待延时通常不推荐，因为它会占用CPU资源且可能导致死锁。例如，`while (time_before(jiffies, j1)) cpu_relax();`这种形式的循环会持续检查时间，直到条件满足。为了避免这种情况，可以使用`schedule()`函数让出处理器，使得其他任务有机会执行。但`schedule()`只会将处理器让给idle任务。 在需要超时机制的延时中，可以利用等待队列和相关函数，如`wait_event_timeout()`或`wait_event_interruptible_timeout()`，这些函数使进程在等待特定事件的同时，设置了超时限制。超时以jiffies表示，如果超时，函数返回0，否则返回剩余的延迟时间。另一种方法是使用`schedule_timeout()`，它允许设定一个延时并在超时后返回，调用者需要先设置当前进程状态。 对于短延时，特别是涉及硬件交互的毫秒级延时，Linux内核提供了`ndelay()`, `udelay()`, 和`mdelay()`函数。这些函数分别实现纳秒、微秒和毫秒级别的忙等待延时。需要注意的是，这些函数会阻塞其他任务的执行，因此应谨慎使用。 总结来说，Linux内核驱动中的延时处理涉及到HZ的计算、jiffies计数器、宏定义、等待队列、`schedule()`函数、`schedule_timeout()`以及忙等待延时函数等。理解并正确使用这些工具，能够有效地管理驱动程序中的延时，从而优化系统性能并避免不必要的问题。在编写驱动时，应根据具体需求选择适当的延时方法，并注意潜在的资源占用和死锁风险。