Linux 时钟管理

图 4 展示了 hrtimer 如何通过 hrtimer_bases 来管理 timer。

图 3. hrtimer 的时钟管理

每个 hrtimer_bases 都包含两个 clock_base，一个是 CLOCK_REALTIME 类型的，另一个是 CLOCK_MONOTONIC 类型的。hrtimer 可以选择其中之一来设置 timer 的 expire time, 可以是实际的时间 , 也可以是相对系统运行的时间。

在 hrtimer_run_queues 的处理中，首先要通过 hrtimer_bases 找到正在执行当前中断的 CPU 相关联的 clock_base，然后逐个检查每个 clock_base 上挂的 timer 是否超时。由于 timer 在添加到 clock_base 上时使用了红黑树，最早超时的 timer 被放到树的最左侧，因此寻找超时 timer 的过程非常迅速，找到的所有超时 timer 会被逐一处理。超时的 timer 根据其类型分为 softIRQ / per-CPU / unlocked 几种。如果一个 timer 是 softIRQ 类型的，这个超时的 timer 需要被转移到 hrtimer_bases 的 cb_pending 的 list 上，待 IRQ0 的软中断被激活后，通过 run_hrtimer_pending 执行，另外两类则必须在 hardIRQ 中通过 __run_hrtimer 直接执行。不过在较新的 kernel（> 2.6.29）中，cb_pending 被取消，这样所有的超时 timers 都必须在 hardIRQ 的 context 中执行。这样修改的目的，一是为了简化代码逻辑，二是为了减少 2 次 context 的切换：一次从 hardIRQ 到 softIRQ，另一次从 softIRQ 到被超时 timer 唤醒的进程。

在 update_process_times 中，除了处理处于低精度模式的 hrtimer 外，还要唤醒 IRQ0 的 softIRQ（TIMER_SOFTIRQ（run_timer_softirq））以便执行 timer wheel 的代码。由于 hrtimer 子系统的加入，在 IRQ0 的 softIRQ 中，还需要通过 hrtimer_run_pending 检查是否可以将 hrtimer 切换到高精度模式，如清单 5 所示：

清单 5. hrtimer 进行精度切换的处理函数