[Kernel] Sleep Time Delay (시간지연)

Table of Content
  1. Intro
  2. 쉬운 API
  3. 어려운  API
  4. 어려운 API 와 쉬운 API?
  5. CPU 소모성 API
  6. CPU 소모가 없는 API
  7. msleep()
  8. msleep_interruptible()
  9. ssleep()
  10. schedule_timeout_interrupt()
  11. schedule_timeout_uninterrupt() 
  12. schedule_timeout() 
  13. ndelay(), udelay(), mdelay()  

1. Intro
 커널에서 시간 지연 함수는 여러가지가 있습니다. 
 굳이 분류를 하자면 쉬운 API, 어려운 API, CPU 소모성 API, CPU 소모가 없는 API 정도로 나눌 수 있습니다. 

2. 쉬운 API
 쉬운 API는 크게 보면 아래와 같습니다. 
  #include <linux/delay.h>
  #include <linux/timer.h>

  msleep()
  ssleep()

 이 API들은 함수명대로 micro  second, milli second, 1 second 을 뜻합니다. 
 그냥 사용하시면 됩니다. 

3. 어려운 API
 어려운 API 는 크게 보면 아래와 같습니다. 

   #include <linux/delay.h>
   #include <linux/timer.h>
   
   msleep_interruptible()
   schedule_timeout_interruptible();
   schedule_timerout_uninterruptible();
   schedule_timeout();

 이것도 그냥 사용하면 됩니다.

4. 어려운 API 와 쉬운 API ?
  어려운 API 와 쉬운 API 의 차이점은 무엇일까요? 

  가장 기본이 되는 지연 함수는 schedule_timeout() 입니다. 
  관계를 살펴보면

      ssleep()
    -----------------------------------------
      msleep()
    -----------------------------------------
      schedule_timeout_interruptible(), schedule_timeout_uninterruptible
     -----------------------------------------
      schedule_timeout()

 입니다. 위에 그림만으로는 잘 설명이 안될 수도 있는데, 커널 소스를 살펴보면 관계를 확실히 확인 할 수 있습니다. 

  ssleep() 는 msleep() 를 호출합니다. 
  msleep() 는 schedule_timeout_uninterrupt() 를 호출합니다. 
  schedule_timeout_uninterrupt() 는 schedule_timeout() 을 호출합니다. 

 결국 최종으로 호출되는 것은 schedule_timeout() 인데 시간 지연이라는게 인터럽트를 허용할 수도, 아닐수도 있고 또한 사용상의 편의상 ssleep() 나 msleep() 같은 front-end 를 만들어 쓴다고 생각하면 됩니다. 

8. CPU 소모성 API
 지정한 지연시간까지 loop 를 돌면서 cpu 시간을 소모하는 형태의 API 입니다. 
 
 ndelay();
 udelay();
 mdelay();

 위와 같이 delay 라는 이름이 붙은 API 들이 CPU 소모성 API 이며 아래와 같이 구현할 경우에도 CPU 소모성 API 입니다. 
 
 while(time_before(jiffies, j1))
 {
   cpu_relax();
 }

9. CPU 소모가 없는 API
 CPU 점유가 없이 시간 지연을 구현하려면 현재 자기자신한테 할당된 프로세스 시간을 반납하고 대기하는 방식을 사용하면 됩니다. 

 schedule_timeout_interruptible()
 schedule_timeout_uninterruptible()

 등이 그런 계통입니다. 

7. msleep()
  header : asm/delay.h
  void msleep(unsigned int msecs);
  unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs);

 => 밀리세컨드 동안 지연해 줍니다. 지연시간동안에는 인터럽트를 받을 수 없습니다. 

example

#include <asm/delay.h> static void example_msleep(void) {   msleep(1000); }

 
8. msleep_interruptible()
  header : asm/delay.h
  unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs);

 => 밀리세컨드 동안 지연해 줍니다. 지연시간동안에는 인터럽트를 받을 수 있습니다. 

example)

#include <asm/delay.h> static void example_msleep(void) {   msleep_interruptible(1000); }

 
9. ssleep()
    header : asm/delay.h
    void ssleep(unsigned int seconds);

 => 초단위로 지연해 줍니다. 지연시간동안에는 인터럽트를 받을 수 없습니다. 

example)

#include <linux/sched.h> static void example_ssleep(void) {   ssleep(2); }

10. schedule_timeout_interruptible()
    header : linux/sched.h
    void schedule_timeout_interruptible(unsigned long timeout);

 => timeout 시간만큼 지연해 줍니다.  

example)

#include <linux/sched.h> static void example_ssleep(void) {   schedule_timeout_interruptible(1 * HZ); /* 1 초간 지연 */ }

11. schedule_timeout_uninterruptible()
    header : linux/sched.h
    void schedule_timeout_uninterruptible(unsigned long timeout);

 => timeout 시간만큼 지연해 줍니다. 지연시간도중에는 인터럽트를 받을 수 없습니다. 
    
example)

#include <linux/sched.h> static void example_ssleep(void) {   schedule_timeout_uninterruptible(1 * HZ); /* 1 초간 지연 */ }

 
12. schedule_timeout()
    header : linux/sched.h
    void schedule_timeout(unsigned long timeout);

 => timeout 시간만큼 지연해 줍니다. 가장 기본이 되는 함수입니다. 그렇기 때문에 직접 호출하여 사용하지는 않습니다. 

example)

#include <linux/sched.h> static void __sched schedule_timeout_interruptible(void long timeout) {   __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);   return schedule_timeout(timeout);  }

13. ndelay, udelay, mdelay
   header : linux/delay.h
   #define ndelay(n);
   #define udelay(n); 
   #define mdelay(n);

  busy wait 방식이어서 cpu 로드가 많은 편입니다. 하지만 간단하게 쓸 수 있는 장점이 있습니다. 

example)

#include <linux/delay.h> void delay_test(void long timeout) {   ndelay(1000);   udelay(1000);   mdelay(1000);   }