linux 时间模块 一

作者：云天明
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cpu里面有可编程间隔定时器(PIT,Programmable interval timer)，目前x86-64/arm/8051-based的绝大多数cpu/mcu都是内置PIT的，PIT以一个可调节的时间间隔触发时钟中断，使得操作系统的时钟中断处理程序可以可调节地周期性运行。时钟中断处理程序负责维护所有的软件定时器，在当前进程的时间片用光，或有定时器触发时执行进程调度(线程调度)，并维护软件时钟。

PIT和RTC的区别：计算机中有一枚纽扣电池负责在关机时维持CMOS数据并驱动一个低频时钟，这个时钟叫做实时钟(Real-time clock)，注意RTC是相当不精确的，所以大多数操作系统通常在开机之后维护一个软件时钟，通过时钟中断和网咯时间协议(http://www.ntp.org/)维护的软件时钟比RTC精确和可靠得多，绝大多数操作系统除了开机时会读取RTC，关机时将RTC与软件时钟同步以外，大多数时间RTC都是孤独地运行的。

PIT与WDT的区别：有些嵌入式MCU除了提供PIT以外还提供看门狗定时器(Watchdog timer)，有些PIT可以用于WDT功能，有些WDT具有PIT功能，有些场合PIT和WDT可能使用相同的时钟源，但两者是不同的。PIT用于周期性产生中断信号，而WDT一旦触发，产生的是复位信号，嵌入式操作系统需要不停地重置WDT以阻止复位信号的产生，WDT主要用于从软件错误中自动恢复。

嗯，实名反对另外…………不是咱不懂别强答好么←_←

以上是硬件部分

当一个线程执行了sleep(1000)时，首先会陷入到内核态执行系统调用处理程序，相关的处理程序会设置一个软件定时器(1000)，然后转向线程调度，这时候会进行线程上下文切换和进程上下文切换，线程调度程序将该线程标记为等待态，并标记该线程等待该定时器的信号，然后执行线程调度。

当时钟中断处理程序发现这个软件定时器触发时，便将这个信号量置位(或者复位？)，然后通知线程调度模块，线程调度发现这个信号量与某个线程相关联，于是将线程标记为就绪态，这时候
｛当前线程的优先级更高：继续执行当前进程，
当前进程是idle/当前线程优先级低：转向执行刚进入就绪态的线程并标记为当前线程，切换进程上下文，恢复保存的线程现场，然后把触发的定时器和信号量参数传递给线程的内核态部分(系统调用处理程序)，系统调用处理程序删除定时器然后返回到用户态｝

sleep存在误差的原因在于，你交出控制权以后，定时的时间到了你还能不能被分到时间片是未知数，所以有可能定时器时间到了线程并没有马上进入执行态，但是这个在pc上不是个事，服务器才需要考虑这个

不过linux内核有个奇葩的东西叫做高解析度定时模式，和另外一个奇葩的东西叫做完全无滴答模式，在高解析度定时模式下，linux通过对PIT编程使得定时尽量精确(PIT的触发周期是可调的，最低我记得小于微秒级，和CPU有关)，这样使得软件定时器可以精确到微秒级，有时候在高精度定时模式下linux的时钟中断是完全没有周期性的，每触发一次时钟中断就要改一次定时周期。完全无滴答模式是把PIT直接关掉的，当然如果你有定时需求系统会把这玩意再打开。