延迟和睡眠机制¶
本文档旨在回答一个常见问题：“插入延迟的正确方法 (TM) 是什么？”
驱动程序编写者最常面临这个问题，他们必须处理硬件延迟，并且可能不太熟悉 Linux 内核的内部工作原理。
下表给出了关于现有函数“族”及其限制的粗略概述。这个概述表不能代替使用前阅读函数描述！
*delay() |
usleep_range*() |
*sleep() |
||
|---|---|---|---|---|
忙等待循环 |
基于 hrtimers |
基于定时器列表定时器 |
结合其他函数 |
|
在原子上下文中使用 |
是 |
否 |
否 |
否 |
在“短时间间隔”上精确 |
是 |
是 |
取决于 |
是 |
在“长时间间隔”上精确 |
不要使用！ |
是 |
最大 12.5% 的延迟 |
是 |
可中断变体 |
否 |
是 |
是 |
否 |
对于非原子上下文，一个通用的建议是
如果不确定，请使用
fsleep()（因为它结合了其他函数的所有优点）尽可能使用*sleep()
如果*sleep()的精度不够，请使用usleep_range*()
对于非常、非常短的延迟，请使用*delay()
在接下来的章节中查找有关函数“族”的更多详细信息。
*delay()函数族¶
这些函数使用时钟速度的 jiffy 估计值，并将忙等待足够的循环次数以达到所需的延迟。udelay()是基本实现，ndelay()以及mdelay()是变体。
这些函数主要用于在原子上下文中添加延迟。在原子上下文中添加延迟之前，请务必问自己：这真的是必需的吗？
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void udelay(unsigned long usec)¶
插入基于微秒的延迟，使用忙等待
参数
unsigned long usec请求的延迟，以微秒为单位
描述
在原子上下文中延迟时，ndelay()、udelay()和mdelay()是唯一有效的延迟/睡眠变体。
当在非原子上下文中插入的延迟短于队列 hrtimer 和进入调度器所需的时间时，使用udelay()也是有价值的。但是，指定一个适用于所有系统的通用阈值并不简单。一个近似值是所有延迟高达 10 微秒的阈值。
当延迟大于架构特定的MAX_UDELAY_MS值时，请确保使用mdelay()。否则，存在溢出风险。
请注意，由于多种原因，ndelay()、udelay()和mdelay()可能会提前返回（https://lists.openwall.net/linux-kernel/2011/01/09/56）
计算出的 loops_per_jiffy 太低（由于执行定时器中断所花费的时间）。
缓存行为影响执行循环函数所需的时间。
CPU 时钟速率变化。
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void ndelay(unsigned long nsec)¶
插入基于纳秒的延迟，使用忙等待
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mdelay¶
mdelay (n)
插入基于毫秒的延迟，使用忙等待
usleep_range*()和*sleep()函数族¶
这些函数使用 hrtimers 或定时器列表定时器来提供请求的睡眠持续时间。为了确定使用哪个函数是正确的，请考虑一些基本信息
hrtimers 更昂贵，因为它们使用 rb-tree（而不是哈希）
当请求的睡眠持续时间是第一个定时器时，hrtimers 更昂贵，这意味着必须对真实的硬件进行编程
定时器列表定时器总是提供某种延迟，因为它们是基于 jiffy 的
这里重复通用建议
如果不确定，请使用
fsleep()（因为它结合了其他函数的所有优点）尽可能使用*sleep()
如果*sleep()的精度不够，请使用usleep_range*()
首先检查fsleep()函数描述，要了解更多关于精度的信息，请检查msleep()函数描述。
usleep_range*()¶
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void usleep_range(unsigned long min, unsigned long max)¶
睡眠一段近似时间
参数
unsigned long min睡眠的最短时间（以微秒为单位）
unsigned long max睡眠的最长时间（以微秒为单位）
描述
有关基本信息，请参阅usleep_range_state()。
任务在睡眠期间将处于 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态。
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void usleep_range_idle(unsigned long min, unsigned long max)¶
睡眠一段近似时间，并进行空闲时间计算
参数
unsigned long min睡眠的最短时间（以微秒为单位）
unsigned long max睡眠的最长时间（以微秒为单位）
描述
有关基本信息，请参阅usleep_range_state()。
睡眠任务在睡眠期间具有 TASK_IDLE 状态，以防止对负载平均做出贡献。
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void usleep_range_state(unsigned long min, unsigned long max, unsigned int state)¶
以给定状态睡眠一段近似时间
参数
unsigned long min睡眠的最短时间（以微秒为单位）
unsigned long max睡眠的最长时间（以微秒为单位）
unsigned int state睡眠时当前任务的状态
描述
usleep_range_state()至少睡眠指定的最短时间，但不超过指定的最长时间。该范围可以通过允许 hrtimers 将已调度的中断与此 hrtimer 合并来减少功耗。在最坏的情况下，会为上限调度一个中断。
在开始睡眠之前，睡眠任务被设置为指定的状态。
在非原子上下文中，如果确切的唤醒时间是灵活的，请使用usleep_range()或其变体，而不是udelay()。睡眠通过避免 CPU 密集型的udelay()忙等待来提高响应能力。
*sleep()¶
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void msleep(unsigned int msecs)¶
即使有等待队列中断，也能安全睡眠
参数
unsigned int msecs请求的睡眠持续时间（以毫秒为单位）
描述
msleep()对睡眠持续时间使用基于 jiffy 的超时。由于定时器轮的设计，最大附加百分比延迟（延迟）为 12.5%。这仅对最终出现在定时器轮的级别 1 或更高级别的定时器有效。有关这 12.5% 的解释，请查看有关定时器轮基础知识的详细描述。
最终出现在级别 0 中的定时器的延迟取决于睡眠持续时间（毫秒）和 HZ 配置，并且可以通过以下方式计算（使用定时器轮设计限制，即延迟不小于 12.5%）
slack = MSECS_PER_TICK / msecs
当知道调用点的允许延迟时，可以反过来计算以找到满足约束的最小允许睡眠持续时间。例如
HZ=1000withslack=25%:MSECS_PER_TICK / slack = 1 / (1/4) = 4: all sleep durations greater or equal 4ms will meet the constraints.HZ=1000withslack=12.5%:MSECS_PER_TICK / slack = 1 / (1/8) = 8: all sleep durations greater or equal 8ms will meet the constraints.HZ=250withslack=25%:MSECS_PER_TICK / slack = 4 / (1/4) = 16: all sleep durations greater or equal 16ms will meet the constraints.HZ=250withslack=12.5%:MSECS_PER_TICK / slack = 4 / (1/8) = 32: all sleep durations greater or equal 32ms will meet the constraints.
另请参阅信号感知变体msleep_interruptible()。
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unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs)¶
睡眠等待信号
参数
unsigned int msecs请求的睡眠持续时间（以毫秒为单位）
描述
有关一些基本信息，请参阅msleep()。
msleep()和msleep_interruptible()之间的区别在于，睡眠可能会被信号传递中断，然后提前返回。
返回
睡眠持续时间的剩余时间转换为毫秒（有关详细信息，请参阅 schedule_timeout()）。
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void ssleep(unsigned int seconds)¶
msleep 周围的秒包装器
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void fsleep(unsigned long usecs)¶
灵活睡眠，自动选择最佳机制
参数
unsigned long usecs请求的睡眠持续时间（以微秒为单位）
描述
flseep() 选择的最佳机制将为请求的睡眠持续时间提供最大 25% 的延迟。因此，它使用
udelay()循环用于 <= 10 微秒的睡眠持续时间，以避免真正短的睡眠持续时间的 hrtimer 开销。usleep_range()用于睡眠持续时间，如果使用msleep()，会导致大于 25% 的延迟。这取决于 jiffies 的粒度。msleep()用于所有其他睡眠持续时间。
注意
当未设置CONFIG_HIGH_RES_TIMERS时，所有睡眠都以 jiffies 的粒度处理，并且延迟可能超过 25%，特别是对于短的睡眠持续时间。