time mips

系统时间慢于世界时间

System time is slower than real-world time

Posted by icecube on May 31, 2023

2.6.26内核 loongson3a2000系统上遇到一个系统时间比世界时间慢的问题

内核中mips_hpt_frequency全局变量记录了CPU主频

  1. cpu主频是在bootware初始化硬件的时候，写入倍频系数到寄存器，这就决定了cpu的工作频率，也就是时钟周期
    也决定了counter计数器的cycle递增速率，每秒钟递增多大数值  
  2. 系统启动时，内核从RTC real-time clock读取一次时间后，就不再访问它了
    内核更新系统时间wall clock 会频繁读取counter计数器 
    前后两次读取计数器cycle数值，计算二者差值delta cycles，再乘以每个cycle代表的单位时间，就是逝去的时间 
    delta = ((curr_cycle - old_cycle ) * NS_PER_SEC) / (cpu_clock_freq / ratio )
  3. 以纳秒为单位，用于计算相对时间差，根据这个差值更新系统时间，就是 xtime / xtime_cache 全局变量 
    do_timer -> update_times -> update_wall_time -> update_xtime_cache

  4. 用户态执行date命令就会系统调用陷入内核走do_gettimeofday接口
    读xtime获取wall clock系统当前时间

  5. 向内核传参 cpuclock=800000000 就确定了cpu_clock_freq 的值 为800MHz
    龙芯芯片有一个自定义的ratio，和FAE了解其数值是2
    也就是 每秒钟counter计数器递增的最大数值为 800M/2 = 400M cycles 那么每个cycle单位时间1/400M 秒
    内核会保留一个优化后的数值，每次计算可以避免除法运算，而是使用乘法运算

  6. 如果CPU实际工作频率和告诉内核的频率值不一致，就会出现系统时间相比实际时间过快或者过慢的问题
    a. cpu实际工作频率小于向内核传参的数值，系统时间变慢
    b. cpu实际工作频率大于向内核传参的数值，系统时间变快

比如cpu实际工作频率786MHZ，告诉内核的却是800MHZ，相当于内核掌握的递增每个cycle的单位时间变小
再从counter计数器获取delta 后乘以单位时间，算出的逝去的时间整体变小，所以导致系统时间变慢
对比实际世界时间 Xtime += delta变小

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