1. jiffies背景介紹
jiffies記錄了系統啟動以來，經過了多少tick。
一個tick代表多長時間，在內核的CONFIG_HZ中定義。比如CONFIG_HZ=200，則一個jiffies對應5ms時間。所以內核基於jiffies的定時器精度也是5ms。
2. jiffies初始化與更新
2.1 jiffies初始化
jiffies的初始值並不是0，而是300s后即將溢出的的值。這是為了存在溢出問題的情況下，盡早暴露問題。
arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S：
jiffies = jiffies_64;
include/linux/jiffies.h： /* * Have the 32 bit jiffies value wrap 5 minutes after boot * so jiffies wrap bugs show up earlier. */ #define INITIAL_JIFFIES ((unsigned long)(unsigned int) (-300*HZ)) kernel/timer.c： u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES; EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
jiffies_64的初始值是4294907296，2^32-1=4294967295。4294967295-4294907296+1=60000個tick，1HZ等於200,200*300=60000。
下面的log信息是在do_timer中打印的，jiffies_64是jiffies的64位變量，jiffies是jiffies的32位變量，ticks是一次增加的ticks數，最后面的jiffies其實是monotonic的ms數。
[ 427.637176] arnoldlu [do_timer 1294] jiffies_64=4294965200 jiffies=4294965200 ticks=4, jiffies=289541 [ 430.639099] arnoldlu [do_timer 1294] jiffies_64=4294965800 jiffies=4294965800 ticks=4, jiffies=292543 [ 436.638854] arnoldlu [do_timer 1294] jiffies_64=4294967000 jiffies=4294967000 ticks=4, jiffies=298543 [ 439.603607] arnoldlu [do_timer 1294] jiffies_64=4294967596 jiffies=300 ticks=1, jiffies=301508------------32位jiffies在溢出過后，從0重新計數。301508ms，換算成tick是60301個tick，即60000+300+1,60000是移除前經歷的tick數目，300是當前jiffies，1是此次新增jiffies數。 [ 440.119110] arnoldlu [do_timer 1294] jiffies_64=4294967696 jiffies=400 ticks=4, jiffies=302023------------jiffies_64不存在溢出情況。 [ 446.119903] arnoldlu [do_timer 1294] jiffies_64=4294968896 jiffies=1600 ticks=4, jiffies=308024 [ 446.600616] arnoldlu [do_timer 1294] jiffies_64=4294968996 jiffies=1700 ticks=1, jiffies=308505
2.2 jiffies的更新
jiffies就是ktime_get()的另一種形式。
void do_timer(unsigned long ticks) { jiffies_64 += ticks; update_wall_time(); calc_global_load(ticks); } /* * Must be called with interrupts disabled ! */ static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)-----------------只有一個參數，所有的now值都是通過ktime_get()獲取的。 { unsigned long ticks = 0; ktime_t delta; /* * Do a quick check without holding xtime_lock: */ delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);-------------------last_jiffies_update是上一次jiffies更新的時間，類型為ktime_t。 if (delta.tv64 < tick_period.tv64)-----------------------------tick_period = ktime_set(0, NSEC_PER_SEC / HZ)，tick_period是一個tick時間值，單位是ktime_t。 return; /* Reevalute with xtime_lock held */ write_seqlock(&xtime_lock); delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);--------------------為什么重新做一次？！delta表示從上次更新jiffies到現在的時間差。 if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) { delta = ktime_sub(delta, tick_period); last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period); /* Slow path for long timeouts */ if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {-------------減去一個tick_period之后，delta還大於一個tick_period。 s64 incr = ktime_to_ns(tick_period); ticks = ktime_divns(delta, incr);-----------------------計算剩余的ticks last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update, incr * ticks); } do_timer(++ticks);------------------------------------------如果delta沒有超過兩個tick，此時ticks為1；如果ticks超過兩個這時++ticks就包括第一次delta和第二次delta兩部分。 /* Keep the tick_next_period variable up to date */ tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period); } write_sequnlock(&xtime_lock); }
jiffies是由do_timer()更新的，下面是調用tick_do_update_jiffies64的幾條路徑：
tick_check_idle-->tick_check_nohz-->tick_nohz_update_jiffies-->tick_do_update_jiffies64 tick_nohz_idle_enter/tick_nohz_irq_exit-->tick_nohz_stop_sched_tick-->tick_do_update_jiffies64 tick_setup_sched_timer-->tick_sched_timer-->tick_do_update_jiffies64
2.3 jiffies回繞周期
在一jiffies為5秒情況下，2^32-1個jiffies時間為4294967295。
jiffies回繞周期為：4294967295*5(ms)=248.5513480902778(天)。
2.4 jiffies和jiffies_64的關系
arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S中定義了賦值： #ifndef __ARMEB__ jiffies = jiffies_64; #else jiffies = jiffies_64 + 4; #endif
這里使得 jiffies 只占用了 jiffies_64 的低 32 位。這里可能會有疑問，鏈接器腳本如何得知這兩個定義在別的文件里的變量？long long 型變量賦值給 long 型變量怎么不會發出警告？
關於上面的疑問，涉及到鏈接器中的一個重要的概念：
在目標文件內定義的符號可以在鏈接器腳本內賦值，此時該符號應試被定義為全局的。每個符號都對應了一個地址，在鏈接器中的賦值就是更改這個符號對應的地址。
所以，這和 C 語言中的賦值是完全不同的概念！C 中是賦值，鏈接器中是改變地址，所以不存在發出類型不相符的警告問題。
在設備驅動程序中，通常使用 jiffies 變量。
因為在 32 位的系統中訪問 64 位的 jiffies_64 沒有直接訪問 jiffies 來得快，因為在 32 位系統中訪問 64 位變量需要進行兩次內存訪問，
而且在兩次內存訪問中可能不是原子的，且可能會被中斷，從而造成讀取數據的不正確。
對於需要訪問 jiffies_64 變量(一般在驅動程序中很少訪問 jiffies_64，通常只有內核核心代碼才會訪問)，內核提供了 get_jiffies_64() 來訪問，該函數采用了加鎖機制，以防止讀取數據的不正確。
seq_printf(m, "%lu.%02lu %lu.%02lu jiffies=%lu &jiffies=%p (u64)jiffies=%llu (u64)jiffies_64=%llu &jiffies_64=%p get_jiffies_64()=%llu\n", (unsigned long) uptime.tv_sec, (uptime.tv_nsec / (NSEC_PER_SEC / 100)), (unsigned long) idle.tv_sec, (idle.tv_nsec / (NSEC_PER_SEC / 100)), jiffies, &jiffies, (u64)jiffies, (u64)jiffies_64, &jiffies_64, get_jiffies_64());
下面是上面代碼打印結果：
79.87 68.30 jiffies=4294923270 &jiffies=c0624168 (u64)jiffies=4294923270 (u64)jiffies_64=4294923270 &jiffies_64=c0624168 get_jiffies_64()=4294923270
337.74 320.52 jiffies=7548 &jiffies=c0624168 (u64)jiffies=7548 (u64)jiffies_64=4294974844 &jiffies_64=c0624168 get_jiffies_64()=4294974844
結論：
1. jiffies 的地址和 jiffies_64 是一樣的，不同的是在程序中體現的長度不同罷了。也可以看到，鏈接器對定義在目標文件中的全局變量(同名全局符號)是可見的。
2. 32位的jiffies容易溢出，在開機300秒回繞。
3. 將jiffies強轉成unsigned long long也沒有獲取jiffies_64的值。
4. 在32位系統上，讀取64位變量需要兩次內存訪問，最好使用get_jiffies_64()避免兩次內存訪問數據不一致。
3. jiffies相關應用
3.1 jiffies和其他時間之間的轉換
include/linux/jiffies.h：
/* * Convert various time units to each other: */ extern unsigned int jiffies_to_msecs(const unsigned long j); extern unsigned int jiffies_to_usecs(const unsigned long j); extern unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m); extern unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u); extern unsigned long timespec_to_jiffies(const struct timespec *value); extern void jiffies_to_timespec(const unsigned long jiffies, struct timespec *value); extern unsigned long timeval_to_jiffies(const struct timeval *value); extern void jiffies_to_timeval(const unsigned long jiffies, struct timeval *value); extern clock_t jiffies_to_clock_t(unsigned long x); extern unsigned long clock_t_to_jiffies(unsigned long x); extern u64 jiffies_64_to_clock_t(u64 x); extern u64 nsecs_to_jiffies64(u64 n); extern unsigned long nsecs_to_jiffies(u64 n);
3.2 jiffies比較函數
include/linux/jiffies.h： time_after(a,b)----------------------------------------使用這些宏定義可以防止jiffies的wrapping time_before(a,b) time_after_eq(a,b) time_before_eq(a,b) #define time_is_before_jiffies(a) time_after(jiffies, a)------------------------將a和jiffies進行比較 #define time_is_after_jiffies(a) time_before(jiffies, a) #define time_is_before_eq_jiffies(a) time_after_eq(jiffies, a) #define time_is_after_eq_jiffies(a) time_before_eq(jiffies, a)
time_after為什么就放回繞功能？
#define typecheck(type,x) \ ({ type __dummy; \---------------------------定義一個類型為type的__dummy變量 typeof(x) __dummy2; \-----------------------在定義一個和x類型一樣的__dummy2 (void)(&__dummy == &__dummy2); \------------兩種不同類型的指針進行比較，不同類型的指針比較會出現編譯錯誤。實現了類型檢查 1; \----------------------------------------為1，表示檢查通過。 }) #define time_after(a,b) \ (typecheck(unsigned long, a) && \ typecheck(unsigned long, b) && \----------兩個參數類型檢查 ((long)((b) - (a)) < 0))------------------重點在於(long)類型的轉換
在理想的情況下，時間是可以不停增長的，后來的時間值一定比前面的值大。所以b-a一定小於0。然后計算機的世界不是一個理想的世界，
所有的值都有其位數限制的。在32位平台上，long的位數為32位。按照二進制補碼的表示方式，從0到0x7fffffff的區間，值是逐漸遞增的。
從0x80000000到0xFFFFFFFF這個區間，值是逐漸縮小的。
這就有4中情況：
1. a和b都在0到0x7FFFFFFF之間：
a若在b之后發生，則a的值大於b。那么(long)b-(long)a<0。
2. a和b都在0x80000000到0xFFFFFFFF之間：
a若在b之后發生，b為較大的負數，a為較小的負數，那么(long)b-(long)a<0。
3. b在0到0x7FFFFFFF之間，而a在0x80000000到0xFFFFFFFF之間：
a為負數。b-a，相當於b+(-a)。只要a與b之間的絕對差值小於或等於0x80000000，則b+(-a)仍然為負數。
4. b在0x80000000到0xFFFFFFFF之間，而a在0到0x7FFFFFFF之間：
b為負數，b-a等於b+(-a)。同樣在a與b之間的絕對差值小於或等於0x80000000，則b+(-a)仍然為負數。
總結這四種情況，在a與b的絕對值相差不到0x80000000時，這個宏是正確的。而在利用jiffies作為時間度量和比較單位時，時間差並不會太大。
3.3 jiffies是否suspend補償
在2-3之間有一個8.55秒的suspend。
分析如下：
1-2：將jiffies差值轉換成秒，可以看出和uptime差值一樣。
2-3：jiffies差值轉換成秒比uptime少了8.77秒，約等於8.55，這中間包括進入suspend退出suspend耗時。
3-4：jiffies差值和uptime差值兩者一致。
結論：所以jiffies沒有包含suspend時間。
3.4 jiffies與低精度timer
低精度timer的單位是jiffies，所以低精度timer的精度也依賴於jiffies的大小。
創建修改低精度timer的時候 __mod_timer-->internal_add_timer，將當前timer加入到低精度timer的時間輪中。
參考資料：