内核定时器

1. 简介

内核定时器是内核中的一种定时器，内核定时器的工作方式是：添加定时器到队列，为每个定时器设置到期时间。当定时器到期时，会执行定时器对应的函数。

2. 设计思路

定时器类型为Timer结构体，而Timer由SpinLock<InnerTimer>组成。全局中使用元素类型为Arc<Timer>的队列TIMER_LIST存储系统创建的定时器。创建定时器时，应调用Timer::new(timer_func,expire_jiffies)，timer_func为定时器要执行的操作，expire_jiffies为定时器的结束时间，timer_func参数的类型是实现了TimerFunction特性的结构体。在创建定时器后，应使用Timer::activate()将定时器插入到TIMER_LIST中。

如果只是希望当前pcb休眠一段时间，应调用schedule_timeout(timeout)，timeout指定pcb休眠的时间长度。

3. 定时器应实现的特性

定时器要执行的函数应实现TimerFunction特性，其定义如下：

/// 定时器要执行的函数的特征
pub trait TimerFunction: Send + Sync {
    fn run(&mut self);
}

一种典型的实现方式是：新建一个零长的结构体，实现TimerFunction特性，然后在run函数中实现定时器要执行的操作。

4. 定时器API

4.1. Timer的API

4.1.1. 创建一个定时器

pub fn new(timer_func: Box<dyn TimerFunction>, expire_jiffies: u64) -> Arc<Self>

参数

timer_func：定时器需要执行的函数对应的结构体，其实现了TimerFunction特性
expire_jiffies：定时器结束时刻（单位：jiffies）

返回

定时器结构体指针

4.1.2. 将定时器插入到定时器链表中

pub fn activate(&self)

4.2. 其余API

若想要在.c的模块中使用以下函数，请在函数名之前加上rs_

4.2.1. 让进程休眠一段时间

pub fn schedule_timeout(mut timeout: i64) -> Result<i64, SystemError>

功能

让进程休眠timeout个jiffies

参数

timeout：需要休眠的时间（单位：jiffies）

返回值

Ok(i64)：剩余需要休眠的时间（单位：jiffies）
Err(SystemError)：错误码

4.2.2. 获取队列中第一个定时器的结束时间

pub fn timer_get_first_expire() -> Result<u64, SystemError>

功能

获取队列中第一个定时器的结束时间，即最早结束的定时器的结束时间

返回值

Ok(i64)：最早结束的定时器的结束时间（单位：jiffies）
Err(SystemError)：错误码

4.2.3. 获取当前系统时间

pub fn clock() -> u64 

功能

获取当前系统时间（单位：jiffies）

4.2.4. 计算接下来n毫秒或者微秒对应的定时器时间片

4.2.4.1. 毫秒

pub fn next_n_ms_timer_jiffies(expire_ms: u64) -> u64

功能

计算接下来n毫秒对应的定时器时间片

参数

expire_ms：n毫秒

返回值

对应的定时器时间片（单位：毫秒）

4.2.4.2. 微秒

pub fn next_n_us_timer_jiffies(expire_us: u64) -> u64

功能

计算接下来n微秒对应的定时器时间片

参数

expire_ms：n微秒

返回值

对应的定时器时间片（单位：微秒）

5. 创建定时器实例

struct TimerExample {
    /// 结构体的成员对应函数的形参
    example_parameter: i32,
}
impl TimerExample {
    pub fn new(para: i32) -> Box<TimerExample> {
        return Box::new(TimerExample {
            example_parameter: para,
        });
    }
}
/// 为结构体实现TimerFunction特性
impl TimerFunction for TimerExample {
    /// TimerFunction特性中的函数run
    fn run(&mut self) {
        // 定时器需要执行的操作
        example_func(self.example_parameter);
    }
}
fn example_func(para: i32) {
    println!("para is {:?}", para);
}
fn main() {
    let timer_example: Box<TimerExample> = TimerExample::new(1);
    // 创建一个定时器
    let timer: Arc<Timer> = Timer::new(timer_example, 1);
    // 将定时器插入队列
    timer.activate();
}