揭开xenomai双核系统下clock机制的面纱-双内核技术

clock可以说是操作系统正常运行的发动机，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、促使任务调度，以保证所有进程共享CPU资源；可以说，“时钟中断”是整个操作系统的脉搏。

那你是否好奇xenomai cobalt内核和Linux内核双内核共存的情况下，时间子系统是如何工作的？一个硬件时钟如何为两个操作系统内核提供服务的？本文将揭开xenomai双核系统下clock机制的面纱。

首先回看一下之前的文章xenomai内核解析之xenomai的组成结构。

我们说到：在内核空间，在标准linux基础上添加一个实时内核Cobalt，得益于基于ADEOS（Adaptive Domain Environment for Operating System），使Cobalt内核在内核空间与linux内核并存，并把标准的Linux内核作为实时内核中的一个idle进程在实时内核上调度。

“并把标准的Linux内核作为实时内核中的一个idle进程在实时内核上调度“，这句话是本文的重点，接下我们先从Linux时间子系统介绍。

中间部分为个人分析代码简单记录，比较啰嗦，如果你只是想知道xenomai时钟子系统与linux时钟子系统之间的关系可直接到2.6 xenomai内核下Linux时钟工作流程查看总结。

一、linux时间子系统

linux时间子系统是一个很大的板块，控制着linux的方方面面。这里只说双核相关的部分。即侧重于Linux与底层硬件交互这一块。

关于Linux时间子系统的详细内容，请移步蜗窝科技关系Linux 时间子系统专栏。文章中Linux时间子系统大部分内容来自于此，在此谢过~

Linux时间子系统框架大致如下：

1.1 tick device

处理器采用时钟定时器来周期性地提供系统脉搏。时钟中断是普通外设中断的一种。调度器利用时钟中断来定时检测当前正在运行的线程是否需要调度。提供时钟中断的设备就是tick device。

如今在多核架构下，每个CPU形成了自己的一个小系统，有自己的调度、自己的进程统计等，这个小系统拥有自己的tick device，而且每个CPU上tick device是唯一的，tick device可以工作在periodic mode或者one shot mode，这是和系统配置有关(由于中断的处理会影响实时性，一般将xenomai所在CPU的tick device配置工作在one shot mode模式)。 因此，整个系统中，在tick device layer，有多少个cpu，就会有多少个tick device，称为local tick device。当然，有些事情（例如整个系统的负荷计算）不适合在local tick驱动下进行，因此，所有的local tick device中会有一个被选择做global tick device，该device负责维护整个系统的jiffies，更新wall clock，计算全局负荷什么的。

tick_device 数据结构如下： /*tick device可以工作在两种模式下，一种是周期性tick模式，另外一种是one shot模式。*/ enumtick_device_mode{ TICKDEV_MODE_PERIODIC, TICKDEV_MODE_ONESHOT,/*oneshot模式主要和tickless系统以及高精度timer有关*/ }; structtick_device{ structclock_event_device*evtdev; enumtick_device_modemode; };

1.2 clock event和clock source

tick device依赖于底层硬件产生定时事件来推动运行，这些产生定时事件的硬件是timer，除此之外还需要一个在指定输入频率的clock下工作的一个counter来提供计时。对形形色色的timer和counter硬件，linux kernel抽象出了通用clock event layer和通用clock source模块，这两个模块和硬件无关。 所谓clock source是用来抽象一个在指定输入频率的clock下工作的一个counter。clock event提供的是一定周期的event，如果应用程序需要读取当前的时间，比如ns精度时，就需要通过timekeeping从clock source中获取与上个tick之间的时间后返回此时时间。

底层的clock source chip驱动通过调用通用clock event和clock source模块的接口函数，注册clock source和clock event设备。 intclocksource_register(structclocksource*cs) voidclockevents_register_device(structclock_event_device*dev)

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