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date [-d @int|str] [+%s|"+%F %T"]

Linux时间子系统之二:表示时间的单位和结构

http://blog.csdn.net/droidphone/article/details/7979295

1. jiffies

内核用jiffies变量记录系统启动以来经过的时钟滴答数,它的声明如下:

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extern u64 __jiffy_data jiffies_64;
extern unsigned long volatile __jiffy_data jiffies;

可见,在32位的系统上,jiffies是一个32位的无符号数,系统每过1/HZ秒,jiffies的值就会加1,最终该变量可能会溢出,所以内核同时又定义了一个64位的变量jiffies_64,链接的脚本保证jiffies变量和jiffies_64变量的内存地址是相同的,通常,我们可以直接访问jiffies变量,但是要获得jiffies_64变量,必须通过辅助函数get_jiffies_64来实现。jiffies是内核的低精度定时器的计时单位,所以内核配置的HZ数决定了低精度定时器的精度,如果HZ数被设定为1000,那么,低精度定时器(timer_list)的精度就是1ms=1/1000秒。因为jiffies变量可能存在溢出的问题,所以在用基于jiffies进行比较时,应该使用以下辅助宏来实现:

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time_after(a,b)
time_before(a,b)
time_after_eq(a,b)
time_before_eq(a,b)
time_in_range(a,b,c)

同时,内核还提供了一些辅助函数用于jiffies和毫秒以及纳秒之间的转换:

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unsigned int jiffies_to_msecs(const unsigned long j);
unsigned int jiffies_to_usecs(const unsigned long j);
unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m);
unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u);

2. struct timeval

timeval由秒和微秒组成,它的定义如下:

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struct timeval {
	__kernel_time_t    tv_sec;         /* seconds */
	__kernel_suseconds_t  tv_usec; /* microseconds */
};

__kernel_time_t__kernel_suseconds_t 实际上都是long型的整数。gettimeofday和settimeofday使用timeval作为时间单位。

3. struct timespec

timespec由秒和纳秒组成,它的定义如下:

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struct timespec {
	__kernel_time_t tv_sec;          /* seconds */
	long      tv_nsec;         /* nanoseconds */
};

同样地,内核也提供了一些辅助函数用于jiffies、timeval、timespec之间的转换:

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static inline int timespec_equal(const struct timespec *a, const struct timespec *b);
static inline int timespec_compare(const struct timespec *lhs, const struct timespec *rhs);
static inline int timeval_compare(const struct timeval *lhs, const struct timeval *rhs);
extern unsigned long mktime(const unsigned int year, const unsigned int mon,
				const unsigned int day, const unsigned int hour,
				const unsigned int min, const unsigned int sec);
extern void set_normalized_timespec(struct timespec *ts, time_t sec, s64 nsec);
static inline struct timespec timespec_add(struct timespec lhs, struct timespec rhs);
static inline struct timespec timespec_sub(struct timespec lhs, struct timespec rhs);

static inline s64 timespec_to_ns(const struct timespec *ts);
static inline s64 timeval_to_ns(const struct timeval *tv);
extern struct timespec ns_to_timespec(const s64 nsec);
extern struct timeval ns_to_timeval(const s64 nsec);
static __always_inline void timespec_add_ns(struct timespec *a, u64 ns);
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unsigned long timespec_to_jiffies(const struct timespec *value);
void jiffies_to_timespec(const unsigned long jiffies, struct timespec *value);
unsigned long timeval_to_jiffies(const struct timeval *value);
void jiffies_to_timeval(const unsigned long jiffies, struct timeval *value);

timekeeper中的xtime字段用timespec作为时间单位。

4. struct ktime

linux的通用时间架构用ktime来表示时间,为了兼容32位和64位以及big-little endian系统,ktime结构被定义如下:

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union ktime {
	s64 tv64;
#if BITS_PER_LONG != 64 && !defined(CONFIG_KTIME_SCALAR)
	struct {
# ifdef __BIG_ENDIAN
	s32 sec, nsec;
# else
	s32 nsec, sec;
# endif
	} tv;
#endif
};

64位的系统可以直接访问tv64字段,单位是纳秒,32位的系统则被拆分为两个字段:sec和nsec,并且照顾了大小端的不同。高精度定时器通常用ktime作为计时单位。下面是一些辅助函数用于计算和转换:

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ktime_t ktime_set(const long secs, const unsigned long nsecs); 
ktime_t ktime_sub(const ktime_t lhs, const ktime_t rhs); 
ktime_t ktime_add(const ktime_t add1, const ktime_t add2); 
ktime_t ktime_add_ns(const ktime_t kt, u64 nsec); 
ktime_t ktime_sub_ns(const ktime_t kt, u64 nsec); 
ktime_t timespec_to_ktime(const struct timespec ts); 
ktime_t timeval_to_ktime(const struct timeval tv); 
struct timespec ktime_to_timespec(const ktime_t kt); 
struct timeval ktime_to_timeval(const ktime_t kt); 
s64 ktime_to_ns(const ktime_t kt); 
int ktime_equal(const ktime_t cmp1, const ktime_t cmp2); 
s64 ktime_to_us(const ktime_t kt); 
s64 ktime_to_ms(const ktime_t kt);
ktime_t ns_to_ktime(u64 ns);