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遇到这个问题，他们必须处理硬件延迟，并且可能不是最熟悉 Linux 内核内部工作原理的人。
下表给出了现有函数“族”及其局限性的粗略概述。此概述表不能替代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 |
结合其他方法 |
|
在原子上下文中使用 |
是 |
否 |
否 |
否 |
在“短间隔”内精确 |
是 |
是 |
取决于 |
是 |
在“长间隔”内精确 |
不要使用！ |
是 |
最大 12.5% 的松弛 |
是 |
可中断的变体 |
否 |
是 |
是 |
否 |
对于非原子上下文的一般建议可以是
如果不确定，请使用
fsleep()（因为它结合了其他方法的优点）尽可能使用*sleep()
如果*sleep()的精度不足，请使用usleep_range*()
对于非常非常短的延迟，请使用*delay()
在接下来的章节中找到有关函数“族”的更多详细信息。
*delay()函数族¶
这些函数使用时钟速度的节拍估计，并将忙等待足够的循环次数以实现所需的延迟。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，并忙等待
参数
unsigned long usec以微秒为单位的请求延迟
描述
当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延迟时，如果延迟时间短于对例如 hrtimer 进行排队然后进入调度程序所需的时间，则使用udelay()也是有价值的。但是，为所有系统指定一个通用的阈值并不简单。一个近似值是所有延迟高达 10 微秒的阈值。
当延迟大于体系结构特定的MAX_UDELAY_MS值时，请确保使用mdelay()。否则会存在溢出风险。
请注意，出于多种原因，ndelay()，udelay()和mdelay()可能会提前返回（https://lists.openwall.net/linux-kernel/2011/01/09/56）
计算的 loops_per_jiffy 过低（由于执行定时器中断所花费的时间。）
缓存行为会影响执行循环函数所需的时间。
CPU 时钟频率变化。
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void ndelay(unsigned long nsec)¶
插入基于纳秒的延迟，并忙等待
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mdelay¶
mdelay (n)
插入基于毫秒的延迟，并忙等待
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。为了确定哪个函数是正确的使用函数，请考虑一些基本信息
hrtimers 更昂贵，因为它们使用 rb 树（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，这意味着必须对真正的硬件进行编程
定时器列表定时器总是提供某种松弛，因为它们是基于节拍的
此处重复通用建议
如果不确定，请使用
fsleep()（因为它结合了其他方法的优点）尽可能使用*sleep()
如果*sleep()的精度不足，请使用usleep_range*()
首先检查fsleep()函数描述，并要了解更多关于精度信息，请查看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要睡眠的最小时间（以微秒为单位）
unsigned long max要睡眠的最大时间（以微秒为单位）
描述
有关基本信息，请参阅usleep_range_state()。
该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)¶
睡眠一段时间，并考虑空闲时间
参数
unsigned long min要睡眠的最小时间（以微秒为单位）
unsigned long max要睡眠的最大时间（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处于 TASK_IDLE 状态，以防止对负载平均值产生影响。
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void usleep_range_state(unsigned long min, unsigned long max, unsigned int state)¶
在给定状态下睡眠一段时间
参数
unsigned long min要睡眠的最小时间（以微秒为单位）
unsigned long max要睡眠的最大时间（以微秒为单位）
unsigned int state当前任务在睡眠期间的状态
描述
usleep_range_state() 函数至少休眠指定的最小时间，但不超过指定的最大时间。该范围可以通过允许 hrtimers 将已调度的中断与此 hrtimer 合并，从而降低功耗。在最坏的情况下，会为上限调度中断。
在开始休眠之前，休眠任务被设置为指定的状态。
在非原子上下文中，当确切的唤醒时间是灵活的时候，请使用 usleep_range() 或其变体，而不是 udelay()。udelay() 使用 CPU 占用高的忙等待，而休眠则可以通过避免忙等待来提高响应速度。
*sleep()¶
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void msleep(unsigned int msecs)¶
即使在等待队列中断的情况下也能安全休眠
参数
unsigned int msecs请求的休眠持续时间，以毫秒为单位
描述
msleep() 函数使用基于节拍的超时来计算休眠持续时间。由于定时器轮的设计，最大的额外百分比延迟（松弛）为 12.5%。这仅对那些最终会进入定时器轮的第 1 级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本原理的详细描述。
最终进入第 0 级的定时器的松弛时间取决于休眠持续时间 (msecs) 和 HZ 配置，可以用以下方式计算（定时器轮设计限制是松弛不小于 12.5%）
松弛 = 每个节拍的毫秒数 / 毫秒数
当调用点的允许松弛已知时，可以反过来计算出满足约束的最小允许休眠持续时间。例如
HZ=1000，松弛=25%：每个节拍的毫秒数 / 松弛 = 1 / (1/4) = 4：所有大于或等于 4 毫秒的休眠持续时间都将满足约束。HZ=1000，松弛=12.5%：每个节拍的毫秒数 / 松弛 = 1 / (1/8) = 8：所有大于或等于 8 毫秒的休眠持续时间都将满足约束。HZ=250，松弛=25%：每个节拍的毫秒数 / 松弛 = 4 / (1/4) = 16：所有大于或等于 16 毫秒的休眠持续时间都将满足约束。HZ=250，松弛=12.5%：每个节拍的毫秒数 / 松弛 = 4 / (1/8) = 32：所有大于或等于 32 毫秒的休眠持续时间都将满足约束。
另请参阅信号感知变体 msleep_interruptible()。
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unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs)¶
休眠等待信号
参数
unsigned int msecs请求的休眠持续时间，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，休眠可能会被信号传递中断，然后提前返回。
返回值
休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)¶
围绕 msleep 的秒包装器
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void fsleep(unsigned long usecs)¶
灵活的休眠，自动选择最佳机制
参数
unsigned long usecs请求的休眠持续时间，以微秒为单位
描述
flseep() 选择最佳机制，它将为请求的休眠持续时间提供最大 25% 的松弛。因此它使用
udelay()循环用于 <= 10 微秒的休眠持续时间，以避免真正短的休眠持续时间产生 hrtimer 开销。usleep_range()用于使用msleep()会导致大于 25% 的松弛的休眠持续时间。这取决于节拍的粒度。msleep()用于所有其他休眠持续时间。
注意
当未设置 CONFIG_HIGH_RES_TIMERS 时，所有休眠都将以节拍的粒度进行处理，并且松弛可能会超过 25%，特别是对于短的休眠持续时间。