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linux - 定时器中断是否与系统处于内核模式或用户模式无关？

coder 2023-06-21 原文

在 Linux 单处理器系统中，定时器中断是否与系统处于内核模式或用户模式无关？

当系统处于内核模式时，定时器中断有什么不同的行为吗？

最佳答案

简单的回答是硬件时钟中断服务程序的执行和动态定时器处理程序的调度都不受硬件时钟中断前系统所处模式的影响。原因是时钟定时器中断是立即服务的硬件中断，无论执行是在内核还是用户上下文中(假设启用了定时器中断)，以及时钟定时器中断的中断服务例程本身会引发运行动态定时器处理程序的软件中断。
警告:1)我实际上并没有根据经验证明这一点。 2) 这不适用于无滴答内核或高分辨率定时器。
Linux 内核代码使用“计时器”这个词来表示几个不同的东西:

  • 为内核提供“滴答声”的硬件定时器或时钟中断
  • 动态计时器 - 内核和驱动程序使用的软件计时器
  • 间隔计时器 -(setitimer 和警报系统调用)用于用户模式进程的软件计时器

    • 硬件时钟或滴答定时器
    在使用硬件时钟提供“滴答”的系统上，时钟定时器中断是一种依赖于体系结构的硬件中断。例如，在 arch/powerpc/kernel/head_booke.h 中查找“timer_interrupt”然后查看中断服务程序(ISR)timer_interrupt在 arch/powerpc/kernel/time.c 中实现.当定时器中断发生时，该 ISR 立即执行，而不管当前的执行上下文。但是，此硬件中断与其他硬件中断的不同之处在于，当它返回时，处理不会返回到先前的上下文。而是进入调度程序。
    对于设置为每秒产生 1000 个时钟中断的系统，在服务其他中断时，有时会屏蔽时钟中断。这通常被称为“丢失蜱”问题。如果不补偿丢失的滴答声，加载的系统可能会减慢时间感。在某些体系结构上，内核通过使用更细粒度的硬件增量计数器来补偿丢失的滴答声，每个时钟定时器中断都会读取和记录其值。通过将当前滴答的增量计数器值与前一个滴答的增量计数器值进行比较，内核可以判断是否丢失了一个滴答。
    软件定时器
    已过期的动态计时器的动态计时器处理程序列表(您使用 linux/timer.h 设置的类型)在时钟计时器中断结束时设置，然后再返回。顺序是(大约):
    [arch dependent]:timer_interrupt( )
kernel/time/tick-common.c:tick_handle_periodic( )
kernel/time/tick-common.c:tick_periodic( )
kernel/timer.c:update_process_times( )
kernel/timer.c:run_local_timers( )
kernel/softirq.c:raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ)
    我省略了为 timer_interrupt 设置处理程序的初始化。至 tick_handle_periodic ，以及 TIMER_SOFTIRQ 的处理程序.
    调用 raise_softirq(TIMER_SOFTIRQ)产生一个立即服务的软件中断。中断的 ISR 运行动态定时器队列。定时器处理程序在软中断上下文中运行，并启用硬件中断。当 ISR 返回时，调度程序被调用。这意味着如果设置了很多计时器，那么运行队列中的下一个进程将被延迟。
    如果丢失滴答，则定时器处理程序的执行可能会延迟，但是，延迟不取决于运行时钟定时器中断之前的执行内容。
    关于动态定时器精度的注意事项
    “...内核无法确保定时器函数在它们的到期时间正确启动。它只能确保它们在适当的时间或延迟最多几百毫秒后执行。”了解 Linux 内核，Bovet 和 Cesati，第 3 版，O'reilly。
    因此，如果您需要更好的计时器精度，则需要使用高分辨率计时器。
    引用文献:Software interrupts and realtime

    关于linux - 定时器中断是否与系统处于内核模式或用户模式无关？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/16016116/

    处于linux计时时器codelinux-kernellinux-device-driver

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