對(duì)于每一個(gè)linux編程愛好者來說，他們都有一個(gè)共同的心愿，就是了解linux的內(nèi)核。但是linux內(nèi)核的龐大與復(fù)雜讓人望而生畏。往往是鼓足勇氣一頭扎進(jìn)去，學(xué)得昏天黑地的，卻沒有學(xué)到什么。這里我想說，初學(xué)者不妨先學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)內(nèi)核中一些簡(jiǎn)單的函數(shù)，從中既可以得到樂趣，又能了解到內(nèi)核的一些編程風(fēng)格。然后，再將linux劃分成幾個(gè)部分，如進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理等，對(duì)每個(gè)部分從原理上去把握了解。接著，在詳細(xì)分析各個(gè)部分的具體實(shí)現(xiàn)。最后，各部分串在一起，把過去單獨(dú)分析時(shí)，不懂的地方加以重新了解。這樣循環(huán)監(jiān)禁，可以讓我們更快更系統(tǒng)的學(xué)習(xí)linux的內(nèi)核。
這是我對(duì)內(nèi)核學(xué)習(xí)的一些理解，歡迎各位提寶貴意見。我今天向大家介紹的是linux內(nèi)核中一個(gè)有趣的函數(shù)calibrate_delay（）。
calibrate_delay（）函數(shù)可以計(jì)算出cpu在一秒鐘內(nèi)執(zhí)行了多少次一個(gè)極短的循環(huán)，計(jì)算出來的值經(jīng)過處理后得到BogoMIPS值，Bogo是Bogus(偽)的意思，MIPS是millions of instructions per second(百萬條指令每秒)的縮寫。這樣我們就知道了其實(shí)這個(gè)函數(shù)是linux內(nèi)核中一個(gè)cpu性能測(cè)試函數(shù)。由于內(nèi)核對(duì)這個(gè)數(shù)值的要求不高，所以內(nèi)核使用了一個(gè)十分簡(jiǎn)單而有效的算法用于得到這個(gè)值。這個(gè)值雖然不準(zhǔn)確，但也足以令我們心動(dòng)。如果你想了解自己機(jī)器的BogoMIPS，你可以察看/proc/cpuinfo文件中的最后一行。在你知道了自己cpu的BogoMIPS之后，如果你覺得不過癮，那么讓我們一起來看看calibrate_delay函數(shù)是怎么完成工作的。
下面是calibrate_delay的源代碼，我在每行之前都加上了行號(hào)，以便講解。
1 #define LPS_PREC 8
2 void __init calibrate_delay(void)
3 {
4 unsigned long ticks,loopbit;
5 int lps_precision=LPS_PREC
6
7 loops_per_sec=(1<<12);
8
9 printk(“Calibrating delay loop…”);
10 while(loops_per_sec<<=1) {
11 /* wait for “start of” clock tick */
12 ticks=jiffies;
13 while(ticks==jiffies)
14 /* nothing */;
15 /* Go… */
16 ticks=jiffies;
17 __delay(loops_per_sec);
18 ticks=jiffies-ticks;
19 if(ticks)
20 break;
21 }
22
23 /* Do a binary approximation to get loops_per_second set
24 * to equal one clock (up to lps_precision bits) */
25 loops_per_sec >>=1;
26 loopbit=loop_per_sec;
27 while(lps_precision-- && (loopbit >>=1) ) {
28 loops_per_sec |= loopbit;
29 ticks=jiffies;
30 while(ticks==jiffies);
31 ticks=jiffies;
32 __delay(loops_per_sec);
33 if(jiffies!=ticks) /* longer than 1 tick */
34 loops_per_sec &=~loopbit;
35 }
36 /* finally,adjust loops per second in terms of seconds
37 * instead of clocks */
38 loops_per_sec *= HZ;
39 /* Round the value and print it */
40 printk(“%lu.%02lu BogoMIPSn”,
41 (loops_per_sec+2500)/500000,
42 ((loops_per_sec+2500)/5000) % 100);
43 }
對(duì)calibrate_delay()函數(shù)分析如下：
1 定義計(jì)算BogoMIPS的精度，這個(gè)值越大，則計(jì)算出的BogoMIPS越精確。
7 loops_per_sec為每秒鐘執(zhí)行一個(gè)極短的循環(huán)的次數(shù)。
9 printk()是內(nèi)核消息日志打印函數(shù)，用法同printf()函數(shù)。
10 第10至21行，是第一次計(jì)算loops_per_sec的值，這次計(jì)算只是一個(gè)粗略的計(jì)算，為下面的計(jì)算打好基礎(chǔ)。
11 第11 至16行，是用于等待一個(gè)新的定時(shí)器滴答（它大概是百萬分之一秒）的開始�？梢韵胂笪覀円�(jì)算loops_per_sec的值，可以在一個(gè)滴答的開始時(shí)，立即重復(fù)執(zhí)行一個(gè)極短的循環(huán)，當(dāng)一個(gè)滴答結(jié)束時(shí)，這個(gè)循環(huán)執(zhí)行了多少次就是我們要求的初步的值，再用它乘以一秒鐘內(nèi)的滴答數(shù)就是loops_per_sec的值。
12 系統(tǒng)用jiffies全局變量記錄了從系統(tǒng)開始工作到現(xiàn)在為止，所經(jīng)過的滴答數(shù)。它會(huì)被內(nèi)核自動(dòng)更新。這行語句用于記錄當(dāng)前滴答數(shù)到tick變量中。
13 注意這是一個(gè)沒有循環(huán)體得空循環(huán)，第14行僅有一個(gè)“；”號(hào)。這條循環(huán)語句是通過判斷tick的值與jiffies的值是否不同，來判斷jiffies是否變化，即是否一個(gè)新的滴答開始了
16 記錄下新的滴答數(shù)以備后用。
17 根據(jù)loops_per_sec值進(jìn)行延時(shí)（及執(zhí)行l(wèi)oop_per_sec次極短循環(huán)）。
18 以下三行用于判斷執(zhí)行的延時(shí)是否超過一個(gè)滴答。一般loops_per_sec的初始值并不大，所以循環(huán)會(huì)逐步加大loops_per_sec的值，直到延時(shí)超過一個(gè)滴答。我們可以看出，前一次loops_per_sec的值還因太小不合適時(shí)，經(jīng)過一次增大，它提高了兩倍，滿足了循環(huán)條件，跳出循環(huán)，而這個(gè)值實(shí)在是誤差太大，所以我們還要經(jīng)過第二次計(jì)算。這里還要注意的是通過上面的分析,我們可以知道更加精確的loops_per_sec的值應(yīng)該在現(xiàn)在的值與它的一半之間。
23 這里開始就是第二次計(jì)算了。它用折半查找法在我們上面所說的范圍內(nèi)計(jì)算出了更精確的loops_per_sec的值。
25 義查找范圍的最小值，我把它稱為起點(diǎn)。
26 定義查找范圍，這樣我們就可以看到loop_per_sec的值在“起點(diǎn)”與“起點(diǎn)加范圍（終點(diǎn)）”之間。
27 進(jìn)入循環(huán)，將查找范圍減半。
28 重新定義起點(diǎn)，起點(diǎn)在“原起點(diǎn)加27行減半范圍”處，即新起點(diǎn)在原先起點(diǎn)與終點(diǎn)的中間。這時(shí)我們可以看出loops_per_sec在“新起點(diǎn)”與“新起點(diǎn)加減半范圍（新終點(diǎn)）”之間。
29 第29至32行與第12至17行一致，都是等待新的滴答，執(zhí)行延時(shí)。
33 如果延時(shí)過短，說明loops_per_sec的值小了，將會(huì)跳過這部分，再次進(jìn)入循環(huán)。它將是通過不斷的折半方式來增大。如果延時(shí)過長(zhǎng)，說明loops_per_sec的值大了，將起點(diǎn)重新返回原起點(diǎn)，當(dāng)再次進(jìn)入循環(huán)，由于范圍減半，故可以達(dá)到減小的效果。
38 計(jì)算出每秒執(zhí)行極短循環(huán)的次數(shù)。從這里我們可以看出它好像是個(gè)死循環(huán)，所以加入了lps_precision變量，來控制循環(huán)，即LPS_PREC越大，循環(huán)次數(shù)越多，越精確�？赡苓@些不太好懂，總的說來，它首先將loop_per_sec的值定為原估算值的1/2,作為起點(diǎn)值(我這樣稱呼它),以估算值為終點(diǎn)值.然后找出起點(diǎn)值到終點(diǎn)值的中間值.用上面相同的方法執(zhí)行一段時(shí)間的延時(shí)循環(huán).如果延時(shí)超過了一個(gè)tick,說明loop_per_sec值偏大,則仍以原起點(diǎn)值為起點(diǎn)值,以原中間值為終點(diǎn)值,以起點(diǎn)值和終點(diǎn)值的中間為中間值繼續(xù)進(jìn)行查找,如果沒有超過一個(gè)tick,說明loop_per_sec偏小,則以原中間值為起點(diǎn)值,以原終點(diǎn)值為終點(diǎn)值繼續(xù)查找。
40 出BogoMIPS，并打印。
至此，我們就分析完了calibrate_delay()函數(shù)。你從中學(xué)到了什么沒有？如果你還有什么不明白的地方，可以給我發(fā)Email，如果你認(rèn)為有什么更好的方法，歡迎來信我們一同探討，我的Email是：
feixiangniao@sina.com
