linux内核时钟

❶ 为什么linux上的时间不准

一、问题分析
1.转换误差
2.时钟不稳定
3.时钟频率不对
接下来来看一下Linux系统内时间管理的内容
clock source用于为linux内核提供一个时间基线，实际上就是一个时间相关的结构体，如果你用linux的date命令获取当前时间，内核会读取当前的clock source转换并返回合适的时间单位给用户空间。在硬件层，它通常实现为一个由固定时钟频率驱动的计数器（上面的
TimeBase），计数器只能单调地增加，直到溢出为止。系统启动时，内核通过硬件RTC获得当前时间，并设置到计数器内，在这以后，内核通过选定的时钟源更新实时时间信息（墙上
时间），而不再读取RTC的时间。
clock source可以有多个，系统启动时会检查所有clock source然后将精度最好的时钟源设为当前时钟源。每个时钟源的精度由驱动它的时钟频率决定，可以用如下命令查看clock source。更详细的可参考书籍《Linux就该这么学》。

❷ linux 时钟中断 哪个定时器

一． Linux的硬件时间
PC机中的时间有三种硬件时钟实现，这三种都是基于晶振产生的方波信号输入。这三种时钟为：（1）实时时钟RTC ( Real Time Clock) （2）可编程间隔器PIT(Programmable Interval Timer )（3）时间戳计数器TSC(Time Stamp Clock)
1. 实时时钟 RTC
用于长时间存放系统时间的设备，即时关机后也可依靠主板CMOS电池继续保持系统的计时，原理图如下：

Note: Linux与RTC的关系是,当Linux启动时从RTC读取时间和日期的基准值，然后在Kernel运行期间便抛开RTC，以软件的形式维护系统的时间日期，并在适当时机由Kernel将时间写回RTC Register.
1.1 RTC Register
(1). 时钟与日历Register
共10个，地址：0x00-0x09,分别用于保存时间日历的具体信息，详情如下：
00 Current Second for RTC
01 Alarm Second
02 Current Minute
03 Alarm Minute
04 Current Hour
05 Alarm Hour
06 Current Day of Week(1=Sunday)
07 Current Date of Month
08 Current Month
09 Current Year
(2).状态和控制Register
共四个，地址：0x0a-0x0d,控制RTC芯片的工作方式，并表示当前状态。
l 状态RegisterA , 0x0A 格式如下：
bit［7］——UIP标志（Update in Progress），为1表示RTC正在更新日历寄存器组中的值，此时日历寄存器组是不可访问的（此时访问它们将得到一个无意义的渐变值）。
bit［6：4］——这三位是用来定义RTC的操作频率。各种可能的值如下：

DV2 DV1 DV0
0 0 0 4.194304 MHZ
0 0 1 1.048576 MHZ
0 1 0 32.769 KHZ
1 1 0/1 任何
PC机通常设置成“010”。
bit［3：0］——速率选择位（Rate Selection bits），用于周期性或方波信号输出。
RS3 RS2 RS1 RS0 周期性中断 方波 周期性中断 方波
0 0 0 0 None None None None
0 0 0 1 30.517μs 32.768 KHZ 3.90625ms 256 HZ
0 0 1 0 61.035μs 16.384 KHZ
0 0 1 1 122.070μs 8.192KHZ
0 1 0 0 244.141μs 4.096KHZ
0 1 0 1 488.281μs 2.048KHZ
0 1 1 0 976.562μs 1.024KHZ
0 1 1 1 1.953125ms 512HZ
1 0 0 0 3.90625ms 256HZ
1 0 0 1 7.8125ms 128HZ
1 0 1 0 15.625ms 64HZ
1 0 1 1 31.25ms 32HZ
1 1 0 0 62.5ms 16HZ
1 1 0 1 125ms 8HZ
1 1 1 0 250ms 4HZ
1 1 1 1 500ms 2HZ
PC机BIOS对其默认的设置值是“0110”
l 状态Register B , 0x0B 格式如下：
bit［7］——SET标志。为1表示RTC的所有更新过程都将终止，用户程序随后马上对日历寄存器组中的值进行初始化设置。为0表示将允许更新过程继续。
bit［6］——PIE标志，周期性中断enable标志。
bit［5］——AIE标志，告警中断enable标志。
bit［4］——UIE标志，更新结束中断enable标志。
bit［3］——SQWE标志，方波信号enable标志。
bit［2］——DM标志，用来控制日历寄存器组的数据模式，0＝BCD，1＝BINARY。BIOS总是将它设置为0。
bit［1］——24／12标志，用来控制hour寄存器，0表示12小时制，1表示24小时制。PC机BIOS总是将它设置为1。
bit［0］——DSE标志。BIOS总是将它设置为0。
l 状态Register C，0x0C 格式如下：
bit［7］——IRQF标志，中断请求标志，当该位为1时，说明寄存器B中断请求 发生。
bit［6］——PF标志，周期性中断标志，为1表示发生周期性中断请求。
bit［5］——AF标志，告警中断标志，为1表示发生告警中断请求。
bit［4］——UF标志，更新结束中断标志，为1表示发生更新结束中断请求。
l 状态Register D，0x0D 格式如下：
bit［7］——VRT标志（Valid RAM and Time），为1表示OK，为0表示RTC 已经掉电。
bit［6：0］——总是为0，未定义。
2.可编程间隔定时器 PIT
每个PC机中都有一个PIT，以通过IRQ0产生周期性的时钟中断信号,作为系统定时器 system timer。当前使用最普遍的是Intel 8254 PIT芯片，它的I/O端口地址是0x40~0x43。
Intel 8254 PIT有3个计时通道，每个通道都有其不同的用途：
（1） 通道0用来负责更新系统时钟。每当一个时钟滴答过去时，它就会通过IRQ0向 系统 产生一次时钟中断。
（2） 通道1通常用于控制DMAC对RAM的刷新。
（3） 通道2被连接到PC机的扬声器，以产生方波信号。
每 个通道都有一个向下减小的计数器，8254 PIT的输入时钟信号的频率是1.193181MHZ，也即一秒钟输入1193181个clock-cycle。每输入一个clock-cycle其时间 通道的计数器就向下减1，一直减到0值。因此对于通道0而言，当他的计数器减到0时，PIT就向系统产生一次时钟中断，表示一个时钟滴答已经过去了。计数 器为16bit,因此所能表示的最大值是65536，一秒内发生的滴答数是：1193181/65536=18.206482.
PIT的I/O端口：
0x40 通道0 计数器 Read/Write
0X41 通道1计数器 Read/Write
0X42 通道2计数器 Read/Write
0X43 控制字 Write Only
Note: 因PIT I/O端口是8位，而PIT相应计数器是16位，因此必须对PIT计数器进行两次读写。
8254 PIT的控制寄存器（0X43）的格式如下：
bit[7:6] — 通道选择位：00 ，通道0；01，通道1；10，通道2；11，read-back command,仅8254。
bit[5:4] – Read/Write/Latch锁定位，00,锁定当前计数器以便读取计数值；01，只读高字节；10，只读低字节；11，先高后低。
bit[3:1] – 设定各通道的工作模式。
000 mode0 当通道处于count out 时产生中断信号,可用于系统定时
001 mode1 Hardware retriggerable one-shot
010 mode2 Rate Generator。产生实时时钟中断,通道0通常工作在这个模式下
011 mode3 方波信号发生器
100 mode4 Software triggered strobe
101 mode5 Hardware triggered strobe
3. 时间戳计数器 TSC
从Pentium开始，所有的Intel 80x86 CPU就都包含一个64位的时间戳记数器（TSC）的寄存器。该寄存器实际上是一个不断增加的计数器，它在CPU的每个时钟信号到来时加1（也即每一个clock-cycle输入CPU时，该计数器的值就加1）。
汇编指令rdtsc可以用于读取TSC的值。利用CPU的TSC，操作系统通常可以得到更为精准的时间度量。假如clock-cycle的频率是400MHZ，那么TSC就将每2.5纳秒增加一次。
二． Linux时钟中断处理程序
1． 几个概念
（1）时钟周期（clock cycle）的频率：8253／8254 PIT的本质就是对由晶体振荡器产生的时钟周期进行计数，晶体振荡器在1秒时间内产生的时钟脉冲个数就是时钟周期的频率。Linux用宏 CLOCK_TICK_RATE来表示8254 PIT的输入时钟脉冲的频率（在PC机中这个值通常是1193180HZ），该宏定义在include/asm-i386/timex.h头文件中
#define CLOCK_TICK_RATE 1193180 kernel=2.4 &2.6

（2）时钟滴答（clock tick）：当PIT通道0的计数器减到0值时，它就在IRQ0上产生一次时钟中断，也即一次时钟滴答。PIT通道0的计数器的初始值决定了要过多少时钟周期才产生一次时钟中断，因此也就决定了一次时钟滴答的时间间隔长度。
（3）时钟滴答的频率（HZ）：1秒时间内PIT所产生的时钟滴答次数。 这个值也由PIT通道0的计数器初值决定的.Linux内核用宏HZ来表示时钟滴答的频率，而且在不同的平台上HZ有不同的定义值。对于ALPHA和 IA62平台HZ的值是1024，对于SPARC、MIPS、ARM和i386等平台HZ的值都是100。该宏在i386平台上的定义如下 （include/asm-i386/param.h）：
#define HZ 100 kernel=2.4
#define HZ CONFIG_HZ kernel=2.6

（4）宏LATCH：定义要写到PIT通道0的计数器中的值，它表示PIT将隔多少个时钟周期产生一次时钟中断。公式计算：
LATCH＝（1秒之内的时钟周期个数）÷（1秒之内的时钟中断次数）＝（CLOCK_TICK_RATE）÷（HZ）
定义在<include/linux/timex.h>
#define LATCH ((CLOCK_TICK_RATE + HZ/2) / HZ)
(5)全局变量jiffies:用于记录系统自启动以来产生的滴答总数。启动时，kernel将该变量初始为0，每次时钟中断处理程序timer_interrupt()将该变量加1。因为一秒钟内增加的时钟中断次数等于Hz，所以jiffies一秒内增加的值也是Hz。由此可得系统运行时间是jiffies/Hz 秒。
jiffies定义于<linux/jiffies.h>中：
extern unsigned long volatile jiffies;
Note:在kernel 2.4，jiffies是32位无符号数；kernel 2.6，jiffies是64位无符号数。
（6）全局变量xtime: 结构类型变量，用于表示当前时间距UNIX基准时间1970-01-01 00：00：00的相对秒数值。当系统启动时，Kernel通过读取RTC Register中的数据来初始化系统时间（wall_time）,该时间存放在xtime中。
void __init time_init (void) {
... ...
xtime.tv_sec = get_cmos_time ();
xtime.tv_usec = 0;
... ... }
Note：实时时钟RTC的最主要作用便是在系统启动时用来初始化xtime变量。
2.Linux的时钟中断处理程序
Linux下时钟中断处理由time_interrupt() 函数实现，主要完成以下任务：
l 获得xtime_lock锁，以便对访问的jiffies_64 (kernel2.6)和 xtime进行保护
l 需要时应答或重新设置系统时钟。
l 周期性的使用系统时间（wall_time）更新实时时钟RTC
l 调用体系结构无关的时钟例程：do_timer()。
do_timer()主要完成以下任务：
l 更新jiffies；
l 更新系统时间（wall_time）,该时间存放在xtime变量中
l 执行已经到期的动态定时器
l 计算平均负载值
void do_timer(unsigned long ticks)
{
jiffies_64 += ticks;
update_process_times(user_mode(regs));
update_times (ticks);
}
static inline void update_times(unsigned long ticks)
{
update_wall_time ();
calc_load (ticks);
}
time_interrupt ()：

static void timer_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs) {
int count;
write_lock (&xtime_lock); //获得xtime_lock锁

if(use_cyclone)
mark_timeoffset_cyclone();
else if (use_tsc) {
rdtscl(last_tsc_low); //读TSC register到last_tsc_low
spin_lock (&i8253_lock); //对自旋锁i8253_lock加锁，对8254PIT访问
outb_p (0x00, 0x43);

count = inb_p(0x40);
count |= inb(0x40) << 8;
if (count > LATCH) {
printk (KERN_WARNING "i8253 count too high! resetting../n");
outb_p (0x34, 0x43);
outb_p (LATCH & 0xff, 0x40);
outb(LATCH >> 8, 0x40);
count = LATCH - 1;
}
spin_unlock (&i8253_lock);

if (count = = LATCH) {
count- -;
}

count = ((LATCH-1) - count) * TICK_SIZE;
delay_at_last_interrupt = (count + LATCH/2) / LATCH;
} //end use_tsc
do_timer_interrupt (irq, NULL, regs);
write_unlock(&xtime_lock);
}//end time_interrupt

do_timer_interrupt():
static inline void do_timer_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
{
……
do_timer(regs);
if((time_status & STA_UNSYNC)= =0&&xtime.tv_sec> last_rtc_update + 660 && xtime.tv_usec >= 500000 - ((unsigned) tick) / 2 && xtime.tv_usec <= 500000 + ((unsigned) tick) / 2) {
if (set_rtc_mmss(xtime.tv_sec) == 0)
last_rtc_update = xtime.tv_sec;
else
last_rtc_update = xtime.tv_sec - 600;
……
}
do_timer_interrupt()主要完成：调用do_timer()和判断是否需要更新CMOS时钟。更新CMOS时钟的条件如下：三个须同时成立
1.系统全局时间状态变量time_status中没有设置STA_UNSYNC标志，即Linux没有设置外部同步时钟（如NTP）
2.自从上次CMOS时钟更新已经过去11分钟。全局变量last_rtc_update保存上次更新CMOS时钟的时间.
3.由于RTC存在Update Cycle，因此应在一秒钟间隔的中间500ms左右调用set_rtc_mmss()函数，将当前时间xtime.tv_sec写回RTC中。
Note. Linux kernel 中定义了一个类似jiffies的变量wall_jiffies，用于记录kernel上一次更新xtime时，jiffies的值。

Summary： Linux kernel在启动时，通过读取RTC里的时间日期初始化xtime，此后由kernel通过初始PIT来提供软时钟。
时钟中断处理过程可归纳为：系统时钟system timer在IRQ0上产生中断；kernel调用time_interrupt()；time_interrupt()判断系统是否使用TSC，若使用 则读取TSC register;然后读取PIT 通道0的计数值；调用do_time_interrupt(),实现系统时间更新.

❸ 怎么看linux内核版本跟时钟中断的频率

内核版本可以通过命令:uname -r 看到

至于时钟频率，就要看编译内核时选择的值，如：

最下面就是配置的100，如果没有手动更改的话，可以去内核的param.h中找到定义

❹ linux i2c时钟rtc该怎样配置内核

i2c是master和client架构，master就是主控制器这边的驱动，client就是设备这边的驱动，master一般都写好了，你只需要写相应的client驱动，也就是设备驱动，然后在板级文件里面注册一个设备。就可以啦。

❺ 如何修改linux系统时间和时区

方法/步骤
1
修改系统时间。
linux系统时钟有两个，一个是硬件时钟，即BIOS时间，就是我们进行CMOS设置时看到的时间，另一个是系统时钟，是linux系统Kernel时间。当Linux启动时，系统Kernel会去读取硬件时钟的设置，然后系统时钟就会独立于硬件运作。有时我们会发现系统时钟和硬件时钟不一致，因此需要执行时间同步，下面就分享一下时间设置及时钟同步的命令使用方法。
date命令将日期设置为2014年6月18日
---- date -s 06/18/14
将时间设置为14点20分50秒
---- date -s 14:20:50
将时间设置为2014年6月18日14点16分30秒（MMDDhhmmYYYY.ss）
----date 0618141614.30

2
hwclock/clock 命令查看、设置硬件时间
查看系统硬件时钟
hwclock --show 或者
clock --show
设置硬件时间
hwclock --set --date="06/18/14 14:55" （月/日/年时:分:秒）或者# clock --set --date="06/18/14 14:55" （月/日/年时:分:秒）
3
同步系统及硬件时钟。
下图中可以看到硬件和系统时钟相差半小时。可以使用hwclock或者clock进行同步，
硬件时钟与系统时钟同步：
# hwclock --hctosys 或者 # clock --hctosys hc代表硬件时间，sys代表系统时间，即用硬件时钟同步系统时钟
系统时钟和硬件时钟同步：
# hwclock --systohc或者# clock --systohc 即用系统时钟同步硬件时钟

END
方法/步骤2
时区设置：
开始设置时区时，参考网上的资料，使用tzselect 命令来进行，结果发现tzselect命令只是告诉了设置时区的方法，而并不是真的去修改/etc/sysconfig/clock这个文件。换句话说就是tzselect命令仅仅告诉我们通过设置TZ这个环境变量来选择的时区，然后将变量添加到.profile文件中。下面就简单介绍一下如何使用tzselect命令设置时区，以及如何通过修改/etc/sysconfig/clock配置文件来设置时区。
tzselect：
执行tzselect命令-->选择Asia-->选择China-->选择east China - Beijing, Guangdong, Shanghai, etc-->然后输入1。过程如下图：

执行完tzselect命令选择时区后，时区并没有更改，只是在命令最后提示你可以执行TZ='Asia/Shanghai'; export TZ 并将这行命令添加到.profile中，然后退出并重新登录。参考下图中date命令看到的结果，最终时区显示为CST，即中国标准时间。

修改配置文件来修改时区1、修改/etc/sysconfig/clock ZONE=Asia/Shanghai
2、rm /etc/localtime3、链接到上海时区文件
ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
执行完上述过程后，重启机器，即可看到时区已经更改。

❻ 如何修改linux tsc时钟源

编译linux内核步骤：1、安装内核
如果内核已经安装（/usr/src/目录有linux子目录），跳过。如果没有安装，在光驱中放入linux安装光盘，找到kernel-source-2.xx.xx.rpm文件（xx代表数字，表示内核的版本号），比如RedHat linux的RPMS目录是/RedHat/RPMS/目录，然后使用命令rpm -ivh kernel-source-2.xx.xx.rpm安装内核。如果没有安装盘
2、清除从前编译内核时残留的.o 文件和不必要的关联 cd /usr/src/linux
make mrproper
3、配置内核，修改相关参数，请参考其他资料
在图形界面下，make xconfig；字符界面下，make menuconfig。在内核配置菜单中正确设置个内核选项，保存退出
4、正确设置关联文件
make dep
5、编译内核
对于大内核（比如需要SCSI支持），make bzImage
对于小内核，make zImage
6、编译模块
make moles
7、安装模块
make moles_install
8、使用新内核
把/usr/src/linux/arch/i386/boot/目录内新生成的内核文件bzImage/zImage拷贝到/boot目录，然后修改/etc/lilo.conf文件，加一个启动选项，使用新内核bzImage/zImage启动。格式如下：

❼ linux如何设置服务器上的系统时间

date -s “20181121 17:34:00”

输入这条命令系统时间会设置为2018年11月21日17点39分。

修改之后你可以输入date命令查询当前时间。

(7)linux内核时钟扩展阅读：

1、桌面右上角齿轮按钮，点击System Settings。