LDD3学习9--数据类型和定时器
这部分对应的是第七章和第十一章，因为内容也不是很多，就一起写了。里面的内容基本上就是一个个的点，所以也就一个个点简单总结一下。
1 数据类型
1.1 数据长度
不同操作系统类型长度可能不一样，看图的话最好用u8，u16，u32，u64。
内存页最好使用PAGE_SIZE，而不要使用4K，因为很多平台可能不是4K。
1.2 字节序大小端
这个在网络编程涉及到也很多，用的时候查一下就知道了。
1.3 数据对齐
书里面说的是最后加一个__attribute__ ((packed)) scsi;，这个是取消对齐，不过我记得在一般常用的时候，都是手动指定对齐：
struct BitFieldStruct {
unsigned int a : 4; // 占用 4 位
unsigned int b : 3; // 占用 3 位
unsigned int c : 1; // 占用 1 位
};具体用的时候再看吧。。
1.4 判断指针
不要用NULL，用ERR_PTR，IS_ERR，PTR_ERR。
1.5 链表
这个不用自己搞，用内核里面的<linux/list.h>
2 定时器
内核通过定时器中断来跟踪时间的流动，大部分平台运行在 100 或者 1000 中断每秒; 流行的 x86 PC 缺省是 1000。
2.1 定时器
一般用的是 jiffies定时器，是在<linux/jiffies.h>。用法就不多写了，要用的时候搜一下或者GPT，答案都很标准。
高进度的定时器，可以用TSC，例子是：
unsigned long ini, end;
rdtscl(ini); rdtscl(end);
printk("time lapse: %li\n", end - ini); 两者的区别：
| 特性 | TSC 定时器 | jiffies 定时器 |
|---|---|---|
| 依赖硬件 | 依赖 CPU 硬件支持 | 不依赖硬件，完全由内核实现 |
| 精度 | 纳秒级 | 毫秒级 |
| 性能 | 非常高效 | 开销较小，但需依赖时钟中断 |
| 多核一致性 | 可能存在问题 | 无多核一致性问题 |
| 功耗 | 较高（高频访问可能增加功耗） | 较低（只在时钟中断时更新） |
| 时间跨度 | 通常不适合长时间跨度 | 可用于长时间跨度（只需考虑溢出） |
| 典型场景 | 高精度时间戳，性能测量，延迟计算 | 调度、内核延迟、一般计时需求 |
2.2 当前时间
获取当前时间，时间戳，这些和应用层好像差不多，就不多说了。
延迟，在应用层，基本上就是一个sleep打天下。在内核好像东西多了不少。
long wait_event_interruptible_timeout(wait_queue_head_t *q, condition, signed long timeout);这个是用在条件变量。
signed long schedule_timeout(signed long timeout);这个会让当前任务进行休眠，但是会被唤醒，比如信号量。
例子：
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/delay.h>
void example_function(void) {
long timeout = msecs_to_jiffies(100); // 将100毫秒转换为jiffies
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); // 设置当前任务状态为可中断睡眠
schedule_timeout(timeout); // 让当前任务睡眠指定的时间
}ndelay，udelay，mdelay。这几个都是让CPU空转，会占用很多CPU资源。所以只能用在短时间。
msleep。基于调度器调度，不会占用太多CPU资源。
2.3 内核定时器
定义是在<linux/timer.h>，让内核在指定时间后执行某个任务，某个事件或函数。通过timer_list结构，使用 init_timer() 或 timer_setup() 初始化定时器。 使用 add_timer() 启动定时器。 使用 del_timer() 删除定时器。
例子：
void setup_my_timer(void) {
timer_setup(&my_timer, my_timer_callback, 0);
my_timer.expires = jiffies + msecs_to_jiffies(1000); // 设置定时1秒
add_timer(&my_timer);
}2.4 Tasklets机制
Tasklets 是 Linux 内核中一种轻量级的底半部（Bottom Half）机制，专门用于在软中断（SoftIRQ）上下文中执行延迟处理任务。它可以延迟执行某些非时间敏感的任务，而不会阻塞中断处理程序（Top Half）。
这里有一个例子：
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/interrupt.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("Simple Tasklet Example");
// Tasklet 函数
void my_tasklet_func(unsigned long data) {
printk(KERN_INFO "Tasklet executed! Data: %lu\n", data);
}
// 定义 Tasklet，初始化时指定执行函数和参数
DECLARE_TASKLET(my_tasklet, my_tasklet_func, 42);
// 模块加载时调用
static int __init tasklet_example_init(void) {
printk(KERN_INFO "Tasklet example module loaded.\n");
// 调度 Tasklet
tasklet_schedule(&my_tasklet);
printk(KERN_INFO "Tasklet scheduled.\n");
return 0;
}
// 模块卸载时调用
static void __exit tasklet_example_exit(void) {
// 确保 Tasklet 在卸载前被销毁
tasklet_kill(&my_tasklet);
printk(KERN_INFO "Tasklet example module unloaded.\n");
}
module_init(tasklet_example_init);
module_exit(tasklet_example_exit);
运行结果如下：
[553563.141606] Tasklet example module loaded. //insmod
[553563.141615] Tasklet scheduled.
[553563.141618] Tasklet executed with data: 42
[553595.066381] Tasklet example module unloaded. //rmmod看看代码就基本明白，tasklet其实就是将任务提交给CPU调度。比如说收到一个网络包，中断处理中收到包，之后还有繁琐的解包操作，如果还是占用中断，会阻塞其它任务。这个是可以调用tasklet来处理，不用全部占用CPU，提高系统整体性能。
这样中断的前半部分就是硬中断，后半部分就是软中断，tasklet这些。
例子：
irqreturn_t my_interrupt_handler(int irq, void *dev_id)
{
// 检查中断源是否来自预期设备
if (check_device_irq(irq)) {
// 读取设备状态寄存器
unsigned int status = read_device_status();
// 清除中断标志
clear_device_irq(irq);
// 做一些简单的处理，如将数据从设备缓冲区拷贝到内存的临时位置
copy_data_from_device();
// 触发中断下半部处理
schedule_delayed_work(&my_work, msecs_to_jiffies(10));
return IRQ_HANDLED;
}
return IRQ_NONE;
}2.5 工作队列
在#include <linux/workqueue.h>中。create_workqueue，create_singlethread_workqueue，DECLARE_WORK，INIT_WORK，PREPARE_WORK。。。
说实话之前也没用过这个，查了一下，本质上就是优先级更低的tasklet，可以被内核调度，适用于耗时更长，可以阻塞的任务。不过貌似现在要被kthread替代了。
最后：之前知乎看到一篇写定时器的，写的哇塞：C/C++中如何稳定地每隔5ms执行某个函数？
原文地址：https://blog.csdn.net/fanged/article/details/145229683
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