深入分析Linux内核源码－进程调度(2)

2 时钟中断

　　2.1 时钟中断的产生

　　“时钟中断”是特别重要的一个中断，因为整个操作系统的活动都受到它的激励。系统利用时钟中断维持系统时间、促使环境的切换，以保证所有进程共享CPU；利用时钟中断进行记帐、监督系统工作以及确定未来的调度优先级等工作。可以说，“时钟中断”是整个操作系统的脉搏。

　　时钟中断的物理产生如图3所示：

　　图3 8253和8259A的物理连接方式

　　脉冲信号接到中断控制器8259A_1的0号管脚，触发一个周期性的中断，我们就把这个中断叫做时钟中断，时钟中断的周期，也就是脉冲信号的周期，我们叫做“滴答”或“时标”（tick）。从本质上说，时钟中断只是一个周期性的信号，完全是硬件行为，该信号触发CPU去执行一个中断服务程序，我们就把这个服务程序叫做时钟中断。

　　2.2.Linux实现时钟中断的全过程

　　1. 和时钟中断相关的函数

　　下面我们看时钟中断触发的服务程序，该程序代码比较复杂，分布在不同的源文件中，主要包括如下函数：

　　时钟中断程序：timer_interrupt( )；

　　中断服务通用例程do_timer_interrupt();

　　时钟函数：do_timer( )；

　　中断安装程序：setup_irq( );

　　中断返回函数：ret_from_intr( );

　　前三个函数的调用关系如下：

　　timer_interrupt( )

　　do_timer_interrupt()

　　do_timer( )

　　(1) timer_interrupt( )

　　这个函数大约每10ms被调用一次，实际上， timer_interrupt( )函数是一个封装例程，它真正做的事情并不多，该函数主要语句就是调用do_timer_interrupt()函数。

　　(2) do_timer_interrupt()

　　do_timer_interrupt()函数有两个主要任务，一个是调用do_timer( )，另一个是维持实时时钟(RTC，每隔一定时间段要回写)，其实现代码在/arch/i386/kernel/time.c中， 为了突出主题，笔者对以下函数作了改写，以便于读者理解：

　　static inline void do_timer_interrupt(int irq， void *dev_id， struct pt_regs *regs)

　　{

　　do_timer(regs); /* 调用时钟函数，将时钟函数等同于时钟中断未尝不可*/

　　if(xtime.tv_sec > last_rtc_update + 660)

　　update_RTC();

　　/*每隔11分钟就更新RTC中的时间信息，以使OS时钟和RTC时钟保持同步，11分钟即660秒，xtime.tv_sec的单位是秒，last_rtc_update记录的是上次RTC更新时的值 */

　　}

　　其中，xtime是前面所提到的timeval类型，这是一个全局变量。

　　(3) 时钟函数do_timer() (在/kernel/sched.c中)

　　void do_timer(struct pt_regs * regs)

　　{

　　(*(unsigned long *)&jiffies)++; /*更新系统时间，这种写法保证对jiffies操作的原子性*/

　　update_process_times（）;

　　++lost_ticks;

　　if( ! user_mode ( regs ) )

　　++lost_ticks_system;

　　mark_bh(TIMER_BH);

　　if (tq_timer)

　　mark_bh(TQUEUE_BH);

　　}

　　其中，update_process_times（）函数与进程调度有关，从函数的名子可以看出，它处理的是与当前进程与时间有关的变量，例如，要更新当前进程的时间片计数器counter，如果counter<=0，则要调用调度程序。

　　与时间有关的事情很多，不能全都让这个函数去完成，这是因为这个函数是在关中断的情况下执行，必须处理完最重要的时间信息后退出，以处理其他事情。那么，与时间相关的其他信息谁去处理，何时处理？这就是由第三章讨论的后半部分去去处理。上面timer_interrupt()所做的事情就是上半部分。