| 中文注解HarmonyOS源码 | v31.01
百万汉字注解 >> 精读内核源码,中文注解分析, 深挖地基工程,大脑永久记忆,四大码仓每日同步更新< Gitee | Github | CSDN | Coding > 百篇博客分析 >> 故事说内核,问答式导读,生活式比喻,表格化说明,图形化展示,多站点每日同步更新< OSCHINA | CSDN | WeHarmony > 本篇说清楚定时器的实现 读本篇之前建议先读鸿蒙内核源码分析(总目录)其余篇. 运作机制 软件定时器，是基于系统Tick时钟中断且由软件来模拟的定时器。当经过设定的Tick数后，会触发用户自定义的回调函数。 软件定时器是系统资源，在模块初始化的时候已经分配了一块连续内存。 软件定时器使用了系统的一个队列和一个任务资源，软件定时器的触发遵循队列规则，先进先出。定时时间短的定时器总是比定时时间长的靠近队列头，满足优先触发的准则。 软件定时器以Tick为基本计时单位，当创建并启动一个软件定时器时，鸿蒙会根据当前系统Tick时间及设置的定时时长确定该定时器的到期Tick时间，并将该定时器控制结构挂入计时全局链表。 当Tick中断到来时，在Tick中断处理函数中扫描软件定时器的计时全局链表，检查是否有定时器超时， 若有则将超时的定时器记录下来。Tick中断处理函数结束后，软件定时器任务（优先级为最高）被唤醒，在该任务中调用已经记录下来的定时器的回调函数。 定时器长什么样? typedef VOID (*SWTMR_PROC_FUNC)(UINTPTR arg);//函数指针, 赋值给 SWTMR_CTRL_S->pfnHandler,回调处理 typedef struct tagSwTmrCtrl {//软件定时器控制块 SortLinkList stSortList;//通过它挂到对应CPU核定时器链表上 UINT8 ucState; /**< Software timer state *///软件定时器的状态 UINT8 ucMode; /**< Software timer mode *///软件定时器的模式 UINT8 ucOverrun; /**< Times that a software timer repeats timing *///软件定时器重复计时的次数 UINT16 usTimerID; /**< Software timer ID *///软件定时器ID,唯一标识,由软件计时器池分配 UINT32 uwCount; /**< Times that a software timer works *///软件定时器工作的时间 UINT32 uwInterval; /**< Timeout interval of a periodic software timer *///周期性软件定时器的超时间隔 UINT32 uwExpiry; /**< Timeout interval of an one-off software timer *///一次性软件定时器的超时间隔 #if (LOSCFG_KERNEL_SMP == YES) UINT32 uwCpuid; /**< The cpu where the timer running on *///多核情况下,定时器运行的cpu #endif UINTPTR uwArg; /**< Parameter passed in when the callback function that handles software timer timeout is called *///回调函数的参数 SWTMR_PROC_FUNC pfnHandler; /**< Callback function that handles software timer timeout */ //处理软件计时器超时的回调函数 UINT32 uwOwnerPid; /** Owner of this software timer *///软件定时器所属进程ID号 } SWTMR_CTRL_S;//变量前缀 uc:UINT8 us:UINT16 uw:UINT32 解读 在多CPU核情况下,定时器是跟着CPU走的,每个CPU核都维护着独立的定时任务链表,上面挂的都是CPU核要处理的定时器. stSortList的背后是双向链表,这对钩子在定时器创建的那一刻会钩到CPU的swtmrSortLink上去. pfnHandler定时器时间到了的执行函数,由外界指定.uwArg为回调函数的参数 ucMode 为定时器模式,软件定时器提供了三类模式 单次触发定时器，这类定时器在启动后只会触发一次定时器事件，然后定时器自动删除。 周期触发定时器，这类定时器会周期性的触发定时器事件，直到用户手动停止定时器，否则将永远持续执行下去。 单次触发定时器，但这类定时器超时触发后不会自动删除，需要调用定时器删除接口删除定时器。 ucState 定时器状态. OS_SWTMR_STATUS_UNUSED（定时器未使用） 系统在定时器模块初始化时，会将系统中所有定时器资源初始化成该状态。 OS_SWTMR_STATUS_TICKING（定时器处于计数状态） 在定时器创建后调用LOS_SwtmrStart接口启动，定时器将变成该状态，是定时器运行时的状态。 OS_SWTMR_STATUS_CREATED（定时器创建后未启动，或已停止） 定时器创建后，不处于计数状态时，定时器将变成该状态。 定时器怎么管理? LITE_OS_SEC_BSS SWTMR_CTRL_S *g_swtmrCBArray = NULL; /* First address in Timer memory space *///定时器池 LITE_OS_SEC_BSS UINT8 *g_swtmrHandlerPool = NULL; /* Pool of Swtmr Handler *///用于注册软时钟的回调函数 LITE_OS_SEC_BSS LOS_DL_LIST g_swtmrFreeList; /* Free list of Software Timer *///空闲定时器链表 typedef struct {//处理软件定时器超时的回调函数的结构体 SWTMR_PROC_FUNC handler; /**< Callback function that handles software timer timeout */ //处理软件定时器超时的回调函数 UINTPTR arg; /**< Parameter passed in when the callback function that handles software timer timeout is called */ //调用处理软件计时器超时的回调函数时传入的参数 } SwtmrHandlerItem; 解读 三个全局变量可知,定时器是通过池来管理,在初始化阶段赋值. g_swtmrCBArray 定时器池,初始化中一次性创建1024个定时器控制块供使用 g_swtmrHandlerPool 回调函数池,回调函数也是统一管理的,申请了静态内存保存. 池中放的是 SwtmrHandlerItem 回调函数描述符. g_swtmrFreeList 空闲可供分配的定时器链表,鸿蒙的进程池,任务池,事件池都是这么处理的,没有印象的自行去 鸿蒙内核源码分析(总目录)< OSCHINA | CSDN > 翻看. g_swtmrFreeList上挂的是一个个的 SWTMR_CTRL_S 要搞明白 SWTMR_CTRL_S 和 SwtmrHandlerItem的关系,前者是一个定时器,后者是定时器时间到了去哪里干活. 初始化 -> OsSwtmrInit #define LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT 1024 // 最大支持的软件定时器数 LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 OsSwtmrInit(VOID) { UINT32 size; UINT16 index; UINT32 ret; SWTMR_CTRL_S *swtmr = NULL; UINT32 swtmrHandlePoolSize; UINT32 cpuid = ArchCurrCpuid(); if (cpuid == 0) {//确保以下代码块由一个CPU执行,g_swtmrCBArray和g_swtmrHandlerPool 是所有CPU共用的 size = sizeof(SWTMR_CTRL_S) * LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT;//申请软时钟内存大小 swtmr = (SWTMR_CTRL_S *)LOS_MemAlloc(m_aucSysMem0, size); /* system resident resource */ //常驻内存 if (swtmr == NULL) { return LOS_ERRNO_SWTMR_NO_MEMORY; } (VOID)memset_s(swtmr, size, 0, size);//清0 g_swtmrCBArray = swtmr;//软时钟 LOS_ListInit(&g_swtmrFreeList);//初始化空闲链表 for (index = 0; index < LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT; index++, swtmr++) { swtmr->usTimerID = index;//按顺序赋值 LOS_ListTailInsert(&g_swtmrFreeList, &swtmr->stSortList.sortLinkNode);//通过sortLinkNode将节点挂到空闲链表 } //想要用静态内存池管理,就必须要使用LOS_MEMBOX_SIZE来计算申请的内存大小,因为需要点前缀内存承载头部信息. swtmrHandlePoolSize = LOS_MEMBOX_SIZE(sizeof(SwtmrHandlerItem), OS_SWTMR_HANDLE_QUEUE_SIZE);//计算所有注册函数内存大小 //规划一片内存区域作为软时钟处理函数的静态内存池。 g_swtmrHandlerPool = (UINT8 *)LOS_MemAlloc(m_aucSysMem1, swtmrHandlePoolSize); /* system resident resource *///常驻内存 if (g_swtmrHandlerPool == NULL) { return LOS_ERRNO_SWTMR_NO_MEMORY; } ret = LOS_MemboxInit(g_swtmrHandlerPool, swtmrHandlePoolSize, sizeof(SwtmrHandlerItem));//初始化软时钟注册池 if (ret != LOS_OK) { return LOS_ERRNO_SWTMR_HANDLER_POOL_NO_MEM; } } //每个CPU都会创建一个属于自己的 OS_SWTMR_HANDLE_QUEUE_SIZE 的队列 ret = LOS_QueueCreate(NULL, OS_SWTMR_HANDLE_QUEUE_SIZE, &g_percpu[cpuid].swtmrHandlerQueue, 0, sizeof(CHAR *));//为当前CPU core 创建软时钟队列 maxMsgSize:sizeof(CHAR *) if (ret != LOS_OK) { return LOS_ERRNO_SWTMR_QUEUE_CREATE_FAILED; } ret = OsSwtmrTaskCreate();//每个CPU独自创建属于自己的软时钟任务,统一处理队列 if (ret != LOS_OK) { return LOS_ERRNO_SWTMR_TASK_CREATE_FAILED; } ret = OsSortLinkInit(&g_percpu[cpuid].swtmrSortLink);//每个CPU独自对自己软时钟链表排序初始化,为啥要排序因为每个定时器的时间不一样,鸿蒙把用时短的排在前面 if (ret != LOS_OK) { return LOS_ERRNO_SWTMR_SORTLINK_CREATE_FAILED; } return LOS_OK; } 代码解读: 每个CPU核都是独立处理定时器任务的,所以需要独自管理.OsSwtmrInit是负责初始化各CPU核定时模块功能的,注意在多CPU核时,OsSwtmrInit会被多次调用. cpuid == 0代表主CPU核, 它最早执行这个函数,所以g_swtmrCBArray和g_swtmrHandlerPool是共用的,系统默认最多支持 1024 个定时器和回调函数. 每个CPU核都创建了自己独立的 LOS_QueueCreate队列和任务OsSwtmrTaskCreate,并初始化了swtmrSortLink链表,关于链表排序可前往系列篇总目录 排序链表篇查看. 定时任务 -> 最高优先级 LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 OsSwtmrTaskCreate(VOID) { UINT32 ret, swtmrTaskID; TSK_INIT_PARAM_S swtmrTask; UINT32 cpuid = ArchCurrCpuid();//获取当前CPU id (VOID)memset_s(&swtmrTask, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S), 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S));//清0 swtmrTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)OsSwtmrTask;//入口函数 swtmrTask.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE;//16K默认内核任务栈 swtmrTask.pcName = "Swt_Task";//任务名称 swtmrTask.usTaskPrio = 0;//哇塞! 逮到一个最高优先级的任务 @note_thinking 这里应该用 OS_TASK_PRIORITY_HIGHEST 表示 swtmrTask.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;//分离模式 #if (LOSCFG_KERNEL_SMP == YES) swtmrTask.usCpuAffiMask = CPUID_TO_AFFI_MASK(cpuid);//交给当前CPU执行这个任务 #endif ret = LOS_TaskCreate(&swtmrTaskID, &swtmrTask);//创建任务并申请调度 if (ret == LOS_OK) { g_percpu[cpuid].swtmrTaskID = swtmrTaskID;//全局变量记录 软时钟任务ID OS_TCB_FROM_TID(swtmrTaskID)->taskStatus |= OS_TASK_FLAG_SYSTEM_TASK;//告知这是一个系统任务 } return ret; } 代码解读: 内核为每个CPU处理单独创建任务来处理定时器, 任务即线程, 外界可理解为内核开设了一个线程跑定时器. 注意看任务的优先级 swtmrTask.usTaskPrio = 0; 0是最高优先级! 这并不多见! 内核会在第一时间响应软时钟任务. 系列篇CPU篇中讲过每个CPU都有自己的任务链表和定时器任务,g_percpu[cpuid].swtmrTaskID = swtmrTaskID; 表示创建的任务和CPU具体核进行了捆绑.从此swtmrTaskID负责这个CPU的定时器处理. 定时任务是一个系统任务,除此之外还有哪些是系统任务? 任务入口函数OsSwtmrTask ,是任务的执行体,类似于[Java 线程中的run()函数] usCpuAffiMask代表这个任务只能由这个CPU核来跑 队列消费者 -> OsSwtmrTask //软时钟的入口函数,拥有任务的最高优先级 0 级! LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsSwtmrTask(VOID) { SwtmrHandlerItemPtr swtmrHandlePtr = NULL; SwtmrHandlerItem swtmrHandle; UINT32 ret, swtmrHandlerQueue; swtmrHandlerQueue = OsPercpuGet()->swtmrHandlerQueue;//获取定时器超时队列 for (;;) {//死循环获取队列item,一直读干净为止 ret = LOS_QueueRead(swtmrHandlerQueue, &swtmrHandlePtr, sizeof(CHAR *), LOS_WAIT_FOREVER);//一个一个读队列 if ((ret == LOS_OK) && (swtmrHandlePtr != NULL)) { swtmrHandle.handler = swtmrHandlePtr->handler;//超时中断处理函数,也称回调函数 swtmrHandle.arg = swtmrHandlePtr->arg;//回调函数的参数 (VOID)LOS_MemboxFree(g_swtmrHandlerPool, swtmrHandlePtr);//静态释放内存,注意在鸿蒙内核只有软时钟注册用到了静态内存 if (swtmrHandle.handler != NULL) { swtmrHandle.handler(swtmrHandle.arg);//回调函数处理函数 } } } } 代码解读: OsSwtmrTask是任务的执行体,只做一件事,消费定时器回调函数队列. 任务在跑一个死循环,不断在读队列.关于队列的具体操作不在此处细说,系列篇中已有专门的文章讲解,可前往查看. 每个CPU核都有属于自己的定时器回调函数队列,里面存放的是时间到了回调函数. 但队列的数据怎么来呢? OsSwtmrTask只是在不断的消费队列,那生产者在哪里呢? 就是 OsSwtmrScan 队列生产者 -> OsSwtmrScan LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsSwtmrScan(VOID)//扫描定时器,如果碰到超时的,就放入超时队列 { SortLinkList *sortList = NULL; SWTMR_CTRL_S *swtmr = NULL; SwtmrHandlerItemPtr swtmrHandler = NULL; LOS_DL_LIST *listObject = NULL; SortLinkAttribute* swtmrSortLink = &OsPercpuGet()->swtmrSortLink;//拿到当前CPU的定时器链表 swtmrSortLink->cursor = (swtmrSortLink->cursor + 1) & OS_TSK_SORTLINK_MASK; listObject = swtmrSortLink->sortLink + swtmrSortLink->cursor; //由于swtmr是在特定的sortlink中，所以需要很小心的处理它,但其他CPU Core仍然有机会处理它，比如停止计时器 /* * it needs to be carefully coped with, since the swtmr is in specific sortlink * while other cores still has the chance to process it, like stop the timer. */ LOS_SpinLock(&g_swtmrSpin); if (LOS_ListEmpty(listObject)) { LOS_SpinUnlock(&g_swtmrSpin); return; } sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY(listObject->pstNext, SortLinkList, sortLinkNode); ROLLNUM_DEC(sortList->idxRollNum); while (ROLLNUM(sortList->idxRollNum) == 0) { sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY(listObject->pstNext, SortLinkList, sortLinkNode); LOS_ListDelete(&sortList->sortLinkNode); swtmr = LOS_DL_LIST_ENTRY(sortList, SWTMR_CTRL_S, stSortList); swtmrHandler = (SwtmrHandlerItemPtr)LOS_MemboxAlloc(g_swtmrHandlerPool);//取出一个可用的软时钟处理项 if (swtmrHandler != NULL) { swtmrHandler->handler = swtmr->pfnHandler; swtmrHandler->arg = swtmr->uwArg; if (LOS_QueueWrite(OsPercpuGet()->swtmrHandlerQueue, swtmrHandler, sizeof(CHAR *), LOS_NO_WAIT)) { (VOID)LOS_MemboxFree(g_swtmrHandlerPool, swtmrHandler); } } if (swtmr->ucMode == LOS_SWTMR_MODE_ONCE) { OsSwtmrDelete(swtmr); if (swtmr->usTimerID < (OS_SWTMR_MAX_TIMERID - LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT)) { swtmr->usTimerID += LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT; } else { swtmr->usTimerID %= LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT; } } else if (swtmr->ucMode == LOS_SWTMR_MODE_NO_SELFDELETE) { swtmr->ucState = OS_SWTMR_STATUS_CREATED; } else { swtmr->ucOverrun++; OsSwtmrStart(swtmr); } if (LOS_ListEmpty(listObject)) { break; } sortList = LOS_DL_LIST_ENTRY(listObject->pstNext, SortLinkList, sortLinkNode); } LOS_SpinUnlock(&g_swtmrSpin); } 代码解读: OsSwtmrScan 函数是在系统时钟处理函数 OsTickHandler 中调用的,它就干一件事,不停的比较定时器是否超时 一旦超时就把定时器的回调函数扔到队列中,让 OsSwtmrTask去消费. 总结 定时器池 g_swtmrCBArray 存储内核所有的定时器,默认1024个,各CPU共享这个池 定时器响应函数池g_swtmrHandlerPool 存储内核所有的定时器响应函数,默认1024个,各CPU也共享这个池 每个CPU核都有独立的任务(线程)来处理定时器, 这个任务叫定时任务 每个CPU核都有独立的响应函数队列swtmrHandlerQueue,队列中存放该核时间到了的响应函数SwtmrHandlerItem 定时任务的优先级最高,循环读取队列swtmrHandlerQueue, swtmrHandlerQueue中存放是定时器时间到了的响应函数.并一一回调这些响应函数. OsSwtmrScan负责扫描定时器的时间是否到了,到了就往队列swtmrHandlerQueue中扔. 定时器有多种模式,包括单次,循环.所以循环类定时器的响应函数会多次出现在swtmrHandlerQueue中. 喜欢就请收藏吧 各大站点搜 "鸿蒙内核源码分析" ,快速找到组织. 百万汉字注解 >> 精读内核源码,中文注解分析, 深挖地基工程,大脑永久记忆,四大码仓每日同步更新< Gitee | Github | CSDN | Coding > 百篇博客分析 >> 故事说内核,问答式导读,生活式比喻,表格化说明,图形化展示,多站点每日同步更新< OSCHINA | CSDN | WeHarmony >
