在前一章中介绍了低分辨率定时器和高精度定时器的实现原理，内核为了方便其他子系统，为时间子系统提供了msleep、hrtimer_nanosleep等用于延迟和调度的API，这些API 本章讨论这些方便易用的API如何利用定时器系统实现所需的功能。
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1. msleep msleep我相信每个人都用过。 它可能是用于内核的最广泛使用的延迟函数之一。 那就是调度当前的进程，从cpu转让一定时间。 由于此特性，它不能在中断上下文中使用，只能在流程上下文中使用。 要在中断上下文中使用延迟函数，请使用阻止cpu的未调度版本的mdelay。 msleep的函数原型如下。
void msleep(unsigned int msecs的延迟时间由参数msecs指定，单位为毫秒。 实际上，由于msleep的实现是基于低分辨率定时器的，msleep的实际精度也仅为1/HZ水平。 内核还具有类似的延迟函数msleep_interruptible。
unsigned long msleep _ interruptible (unsignedintmsecs )的延迟单位为相同的毫秒数，差异如下：
函数延迟单位的返回值是否可以用信号中断？无msleep _ inteep毫秒nomsleep_interruptible。未完成的毫秒数是最大差异的，msleep可以确保一定执行必要的延迟。msleep _ intep 这两个函数的最终代码都到达schedule_timeout函数，并被调用，如下图所示。
图1 .一个延迟函数的调用序列
接下来，我们来看看schedule_timeout函数的实现。 函数首先处理两种特殊情况。 一种方法是，如果输入的延迟jiffies数为负数，则打印警告消息并立即返回。 另一种情况是延迟jiffies计数为MAX_SCHEDULE_TIMEOUT，表示必须始终延迟并直接执行
signed long _ sched schedule _ time out (signedlongtimeout ) {struct timer_list timer； unsigned long expire； sitch(timeout ) case max _ schedule _ time out : schedule )； goto out； dfault:if(timeout0) printk (kern _ err ' schedule _ timeout : wrong time out ' ' value % LX (n '，time out )； dump_stack (； current-state=TASK_RUNNING； goto out； }然后计算过期的jiffies数，在堆栈中创建低分辨率计时器，并将过期时间设置为该计时器。 启动计时器后，通过schedule将当前进程调度到cpu的运行队列。
expire=timeout jiffies； setup_timer_on_stack(timer，process_timeout，(unsigned long ) current )； __mod_timer(timer，expire，false，TIMER_NOT_PINNED )； schedule (； 此时，进程已被调度。 怎么回去继续执行呢？ 查看计时器过期回调函数为process_timeout，参数为当前进程的task_struct指针，然后查看其实现。
staticvoidprocess _ time out (unsigned long _ _data ) wake_up_process () structtask_struct* ) _ data； 啊，是的。 计时器过期后，将启动进程并继续执行。
del _ single shot _ timer _ sync (timer；/* removethetimerfromtheobjecttracker */destroy _ timer _ on _ stack ()
&timer);timeout = expire - jiffies; out:return timeout < 0 ? 0 : timeout;}schedule返回后，说明要不就是定时器到期，要不就是因为其它时间导致进程被唤醒，函数要做的就是删除在堆栈上建立的定时器，返回剩余未完成的jiffies数。
说完了关键的schedule_timeout函数，我们看看msleep如何实现：
signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible(signed long timeout){__set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);return schedule_timeout(timeout);}void msleep(unsigned int msecs){unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;while (timeout)timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);}msleep先是把毫秒转换为jiffies数，通过一个while循环保证所有的延时被执行完毕，延时操作通过schedule_timeout_uninterruptible函数完成，它仅仅是在把进程的状态修改为TASK_UNINTERRUPTIBLE后，调用上述的schedule_timeout来完成具体的延时操作，TASK_UNINTERRUPTIBLE状态保证了msleep不会被信号唤醒，也就意味着在msleep期间，进程不能被kill掉。
看看msleep_interruptible的实现：
signed long __sched schedule_timeout_interruptible(signed long timeout){__set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);return schedule_timeout(timeout);}unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs){unsigned long timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1;while (timeout && !signal_pending(current))timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);return jiffies_to_msecs(timeout);}msleep_interruptible通过schedule_timeout_interruptible中转，schedule_timeout_interruptible的唯一区别就是把进程的状态设置为了TASK_INTERRUPTIBLE，说明在延时期间有信号通知，while循环会马上终止，剩余的jiffies数被转换成毫秒返回。实际上，你也可以利用schedule_timeout_interruptible或schedule_timeout_uninterruptible构造自己的延时函数，同时，内核还提供了另外一个类似的函数，不用我解释，看代码就知道它的用意了：
signed long __sched schedule_timeout_killable(signed long timeout){__set_current_state(TASK_KILLABLE);return schedule_timeout(timeout);}
2. hrtimer_nanosleep 第一节讨论的msleep函数基于时间轮定时系统，只能提供毫秒级的精度，实际上，它的精度取决于HZ的配置值，如果HZ小于1000，它甚至无法达到毫秒级的精度，要想得到更为精确的延时，我们自然想到的是要利用高精度定时器来实现。没错，linux为用户空间提供了一个api：nanosleep，它能提供纳秒级的延时精度，该用户空间函数对应的内核实现是sys_nanosleep，它的工作交由高精度定时器系统的hrtimer_nanosleep函数实现，最终的大部分工作则由do_nanosleep完成。调用过程如下图所示：
图 2.1 nanosleep的调用过程 与msleep的实现相类似，hrtimer_nanosleep函数首先在堆栈中创建一个高精度定时器，设置它的到期时间，然后通过do_nanosleep完成最终的延时工作，当前进程在挂起相应的延时时间后，退出do_nanosleep函数，销毁堆栈中的定时器并返回0值表示执行成功。不过do_nanosleep可能在没有达到所需延时数量时由于其它原因退出，如果出现这种情况，hrtimer_nanosleep的最后部分把剩余的延时时间记入进程的restart_block中，并返回ERESTART_RESTARTBLOCK错误代码，系统或者用户空间可以根据此返回值决定是否重新调用nanosleep以便把剩余的延时继续执行完成。下面是hrtimer_nanosleep的代码： long hrtimer_nanosleep(struct timespec *rqtp, struct timespec __user *rmtp, const enum hrtimer_mode mode, const clockid_t clockid){struct restart_block *restart;struct hrtimer_sleeper t;int ret = 0;unsigned long slack;slack = current->timer_slack_ns;if (rt_task(current))slack = 0;hrtimer_init_on_stack(&t.timer, clockid, mode);hrtimer_set_expires_range_ns(&t.timer, timespec_to_ktime(*rqtp), slack);if (do_nanosleep(&t, mode))goto out;/* Absolute timers do not update the rmtp value and restart: */if (mode == HRTIMER_MODE_ABS) {ret = -ERESTARTNOHAND;goto out;}if (rmtp) {ret = update_rmtp(&t.timer, rmtp);if (ret <= 0)goto out;}restart = ¤t_thread_info()->restart_block;restart->fn = hrtimer_nanosleep_restart;restart->nanosleep.clockid = t.timer.base->clockid;restart->nanosleep.rmtp = rmtp;restart->nanosleep.expires = hrtimer_get_expires_tv64(&t.timer);ret = -ERESTART_RESTARTBLOCK;out:destroy_hrtimer_on_stack(&t.timer);return ret;}接着我们看看do_nanosleep的实现代码，它首先通过hrtimer_init_sleeper函数，把定时器的回调函数设置为hrtimer_wakeup，把当前进程的task_struct结构指针保存在hrtimer_sleeper结构的task字段中： void hrtimer_init_sleeper(struct hrtimer_sleeper *sl, struct task_struct *task){sl->timer.function = hrtimer_wakeup;sl->task = task;}EXPORT_SYMBOL_GPL(hrtimer_init_sleeper);static int __sched do_nanosleep(struct hrtimer_sleeper *t, enum hrtimer_mode mode){hrtimer_init_sleeper(t, current);然后，通过一个do/while循环内：启动定时器，挂起当前进程，等待定时器或其它事件唤醒进程。这里的循环体实现比较怪异，它使用hrtimer_active函数间接地判断定时器是否到期，如果hrtimer_active返回false，说明定时器已经过期，然后把hrtimer_sleeper结构的task字段设置为NULL，从而导致循环体的结束，另一个结束条件是当前进程收到了信号事件，所以，当因为是定时器到期而退出时，do_nanosleep返回true，否则返回false，上述的hrtimer_nanosleep正是利用了这一特性来决定它的返回值。以下是do_nanosleep循环体的代码： do {set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);hrtimer_start_expires(&t->timer, mode);if (!hrtimer_active(&t->timer))t->task = NULL;if (likely(t->task))schedule();hrtimer_cancel(&t->timer);mode = HRTIMER_MODE_ABS;} while (t->task && !signal_pending(current));__set_current_state(TASK_RUNNING);return t->task == NULL;}除了hrtimer_nanosleep，高精度定时器系统还提供了几种用于延时/挂起进程的api：
schedule_hrtimeout 使得当前进程休眠指定的时间，使用CLOCK_MONOTONIC计时系统；schedule_hrtimeout_range 使得当前进程休眠指定的时间范围，使用CLOCK_MONOTONIC计时系统；schedule_hrtimeout_range_clock 使得当前进程休眠指定的时间范围，可以自行指定计时系统；usleep_range 使得当前进程休眠指定的微妙数，使用CLOCK_MONOTONIC计时系统； 它们之间的调用关系如下：
图 2.2 schedule_hrtimeout_xxxx系列函数 最终，所有的实现都会进入到schedule_hrtimeout_range_clock函数。需要注意的是schedule_hrtimeout_xxxx系列函数在调用前，最好利用set_current_state函数先设置进程的状态，在这些函数返回前，进城的状态会再次被设置为TASK_RUNNING。如果事先把状态设置为TASK_UNINTERRUPTIBLE，它们会保证函数返回前一定已经经过了所需的延时时间，如果事先把状态设置为TASK_INTERRUPTIBLE，则有可能在尚未到期时由其它信号唤醒进程从而导致函数返回。主要实现该功能的函数schedule_hrtimeout_range_clock和前面的do_nanosleep函数实现原理基本一致。大家可以自行参考内核的代码，它们位于：kernel/hrtimer.c。