Linux定时器结构及机理分析.pdf

Linux操作系统中的定时器是系统开发中的重要组成部分，它涉及到任务调度、系统时钟以及硬件中断等多个核心概念。本文主要分析了Linux内核2.2.x版本中的定时器结构及其工作机理。 系统时钟是操作系统的基础，它提供当前时间的准确读取，并为时间间隔的精确测量提供支持。在Linux系统中，系统时钟以固定的时钟滴答（tick）周期中断CPU，这个周期通常设置为10ms。全局变量`jiffies`记录了自系统启动以来的时钟滴答数，每次时钟中断，`jiffies`的值会增加1。这种机制确保了操作系统能根据预定的时间间隔执行任务。 旧定时器（old timers）是Linux早期版本中使用的一种定时器类型，它基于静态数组`timer_table`，包含32个`timer_struct`结构体。每个结构体都有一个无符号长整型变量`expires`表示定时器激活的时刻，以及一个处理函数指针`fn`，用于处理定时器激活后的操作。此外，`timer_active`是一个32位屏蔽码，通过置位来启动或关闭相应的定时器。系统定义了一些特定的定时器，如控制台屏幕保护定时器、响铃定时器等。 新定时器（new timers）相比旧定时器，具有更快的定时响应时间，但其结构和算法更为复杂。新定时器使用了更高效的数据结构和算法来管理定时事件，从而提高了系统性能。 当一个定时器的`expires`值等于或小于当前的`jiffies`值时，定时器被认为已到期，相应的处理函数会被调用。在这个过程中，可能会涉及到进程调度，因为定时器常用于决定何时唤醒等待的进程或者何时结束进程。 在进程管理方面，当进程终止时，系统会释放该进程占用的所有资源，包括数据结构、内存等。进程的终止有两种情况：正常退出和异常终止。进程终止后，其状态会被设置为`TASK_DEAD`，并且系统会回收其所占用的资源。如果进程之间共享资源，如文件、信号处理程序和虚拟内存，那么只有所有共享资源的进程都终止后，这些资源才会被完全释放。 Linux定时器结构和机理是操作系统中的关键元素，它们确保了任务的准确调度、系统时钟的管理和资源的有效利用。理解和掌握这些知识对于进行Linux系统开发和优化至关重要。