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作為內(nèi)核中至關(guān)重要的一個(gè)概念，“jiffies”不僅是時(shí)間流逝的度量單位，更是內(nèi)核時(shí)間管理的核心機(jī)制之一
本文旨在深入探討Linux中jiffies的概念、獲取方法及其在系統(tǒng)時(shí)間管理中的作用，通過詳盡的解釋和實(shí)例，讓讀者對這一機(jī)制有更深刻的理解
一、jiffies：Linux時(shí)間管理的基石 在Linux內(nèi)核中，jiffies是一個(gè)全局變量，用于表示自系統(tǒng)啟動(dòng)以來經(jīng)過的時(shí)鐘滴答（tick）數(shù)
時(shí)鐘滴答是系統(tǒng)定時(shí)器中斷的周期，通常為毫秒級或更短，這個(gè)周期由內(nèi)核配置決定
每當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，jiffies就會(huì)遞增，從而提供了一個(gè)簡單而精確的時(shí)間度量標(biāo)準(zhǔn)
jiffies的精確性源自其定義：它是一個(gè)無符號長整型（通常為`unsigned long`），這意味著在大多數(shù)架構(gòu)上，它能夠表示非常大的數(shù)值，足以覆蓋系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行的需求
更重要的是，由于jiffies的遞增是原子操作（即在多線程環(huán)境下不會(huì)被打斷），它保證了時(shí)間度量的準(zhǔn)確性和一致性
二、獲取jiffies：方法與實(shí)踐 在Linux內(nèi)核編程中，獲取當(dāng)前jiffies值非常簡單，只需直接訪問全局變量`jiffies`即可
然而，由于直接操作全局變量可能引發(fā)競爭條件（race conditions），內(nèi)核提供了一系列宏和函數(shù)來安全地獲取和使用jiffies
1.直接訪問： 最直接的方法是直接讀取`jiffies`變量，但如前所述，這通常不推薦用于生產(chǎn)代碼，因?yàn)樗雎粤瞬l(fā)訪問的問題
c unsigned long current_jiffies = jiffies; 2.使用宏： Linux內(nèi)核定義了一些宏來簡化對jiffies的操作，并避免潛在的并發(fā)問題
例如，`get_jiffies_64()`是一個(gè)常用的宏，它返回64位的jiffies值，適用于需要高精度計(jì)時(shí)的場景
c u64current_jiffies_64 = get_jiffies_64(); 3.時(shí)間差計(jì)算： 在內(nèi)核開發(fā)中，經(jīng)常需要計(jì)算兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的差異
Linux提供了`time_after(),time_before()`,和`time_after_eq()`等宏來比較兩個(gè)jiffies值，以及`jiffies_to_msecs()`和`msecs_to_jiffies()`等函數(shù)來進(jìn)行時(shí)間單位轉(zhuǎn)換
c unsigned long start_jiffies = jiffies; // 執(zhí)行一些操作 unsigned long elapsed_jiffies = jiffies - start_jiffies; unsigned long elapsed_ms = jiffies_to_msecs(elapsed_jiffies); 三、jiffies在系統(tǒng)時(shí)間管理中的作用 jiffies不僅是時(shí)間的度量，更是Linux內(nèi)核時(shí)間管理和調(diào)度機(jī)制的基礎(chǔ)
以下是幾個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用場景： 1.調(diào)度器： Linux的調(diào)度器依賴于精確的時(shí)間測量來公平地分配CPU資源給各個(gè)進(jìn)程
通過比較當(dāng)前jiffies與進(jìn)程上次被調(diào)度時(shí)的jiffies，調(diào)度器可以計(jì)算出進(jìn)程已等待的時(shí)間，并據(jù)此決定是否應(yīng)將其移到可運(yùn)行隊(duì)列中
2.定時(shí)器： 內(nèi)核中的定時(shí)器（如軟中斷定時(shí)器、I/O定時(shí)器等）依賴于jiffies來觸發(fā)
當(dāng)定時(shí)器的到期時(shí)間（以jiffies為單位）小于或等于當(dāng)前jiffies時(shí)，定時(shí)器就會(huì)執(zhí)行其回調(diào)函數(shù)
3.系統(tǒng)調(diào)用： 許多系統(tǒng)調(diào)用，如`nanosleep()`,`clock_gettime()`, 以及與信號處理相關(guān)的調(diào)用，都需要訪問或修改系統(tǒng)時(shí)間
這些調(diào)用內(nèi)部會(huì)利用jiffies或更精確的時(shí)間源來確保操作的正確性
4.電源管理： 在電源管理領(lǐng)域，jiffies用于跟蹤設(shè)備的空閑時(shí)間，以決定何時(shí)進(jìn)入低功耗狀態(tài)
例如，當(dāng)系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)沒有用戶輸入時(shí)，可以根據(jù)jiffies的值觸發(fā)休眠或待機(jī)模式
四、jiffies的局限性與替代方案 盡管jiffies在Linux時(shí)間管理中扮演著至關(guān)重要的角色，但它也存在一些局限性
最顯著的是，隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增長，jiffies的溢出問題
由于jiffies是一個(gè)固定大小的變量，當(dāng)它的值達(dá)到最大后，會(huì)回繞到0，這可能導(dǎo)致時(shí)間比較操作的復(fù)雜性
為了解決這一問題，Linux內(nèi)核引入了高分辨率定時(shí)器（hrtimer）和`ktime_t`類型，它們提供了更高的時(shí)間分辨率和更大的時(shí)間范圍，從而減少了溢出風(fēng)險(xiǎn)
高分
