time_after防止回绕原理

time_after防止回绕原理2013-01-18 00:33:14

分类： LINUX

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在linux编程中，经常使用jiffies作为时间的度量。通常都是使用unsigned long来保存jiffies的值，并用之比较时间的先后顺序。

但是即使是unsigned long的位数已经比较大了，jiffies仍然可能产生回绕问题。

比如unsigned long a = jiffies; sleep(some time)。这时jiffies回绕了，然后unsigned long b = jiffies。

由于jiffies回绕，b本来是发生在a之后的事件，可是b的值却小于a。

这种情况下，如果只是简单比较b>a来判断b是否发生在a之后，无疑是错误的。

Linux内核为了解决jiffies的回绕问题，提供了现成的宏，用于判断时间的先后。今天就以time_after为例，看看它为什么可以应对jiffies的回绕问题。

/*
 *  These inlines deal with timer wrapping correctly. You are
 *  strongly encouraged to use them
 *  1. Because people otherwise forget
 *  2. Because if the timer wrap changes in future you won't have to
 *     alter your driver code.
 *
 * time_after(a,b) returns true if the time a is after time b.
 *
 * Do this with "<0" and ">=0" to only test the sign of the result. A
 * good compiler would generate better code (and a really good compiler
 * wouldn't care). Gcc is currently neither.
 */
#define time_after(a,b)     \
    (typecheck(unsigned long, a) && \
     typecheck(unsigned long, b) && \
     ((long)(b) - (long)(a) < 0))

这个宏定义很简单，可以忽略typecheck，其就是用于检查参数的类型是否正确。如这里就是用于判断a和b是否为unsigned long类型。

最关键的就是((long)(b) - (long)(a) < 0)。

在理想的情况下，时间是可以不停增长的，后来的时间值一定比前面的值大。所以b-a一定小于0。然后计算机的世界不是一个理想的世界，

所有的值都有其位数限制的。在32位平台上，long的位数为32位。按照二进制补码的表示方式，从0到0x7fffffff的区间，值是逐渐递增的。

从0x80000000到0xFFFFFFFF这个区间，值是逐渐缩小的。

这就有4中情况：

1. a和b都在0到0x7FFFFFFF之间：

a若在b之后发生，则a的值大于b。那么(long)b-(long)a<0。

2. a和b都在0x80000000到0xFFFFFFFF之间：

a若在b之后发生，b为较大的负数，a为较小的负数，那么(long)b-(long)a<0。

3. b在0到0x7FFFFFFF之间，而a在0x80000000到0xFFFFFFFF之间：

a为负数。b-a，相当于b+(-a)。只要a与b之间的绝对差值小于或等于0x80000000，则b+(-a)仍然为负数。

4. b在0x80000000到0xFFFFFFFF之间，而a在0到0x7FFFFFFF之间：

b为负数，b-a等于b+(-a)。同样在a与b之间的绝对差值小于或等于0x80000000，则b+(-a)仍然为负数。

总结这四种情况，在a与b的绝对值相差不到0x80000000时，这个宏是正确的。而在利用jiffies作为时间度量和比较单位时，时间差并不会太大。

所以这个time_after可以有效的避免jiffies回绕问题。