socket read time out解决方法_time_after方法对jiffies回绕问题的解决

前言：

最近在啃《 Linux内核设计与实现》，看到第四章CFS时候，读了几遍没太理清这一小节到思路，看到40页这么一句话：“如果这里所讨论的定时器节拍对你来说很陌生，快先去看看第十一章再说。因为这点正是引入CFS的唯一原因”。

于是就先读了十一章：定时器和时间管理，其中提到了linux使用unsigned long jiffies，一个无符号的long记录节拍的数量，如果时钟频率是1000hz，32位的系统上。这个值47.9天就会溢出。如果溢出之前设定了定时器，溢出以后jiffies作为无符号数的值会小于超时时间的值，如果使用current > timeout 就会导致错误的判断。

但是，操作系统提供了宏time_after(current,timeout)可以避免这个问题。看到这个宏的定义，刚开始没有立刻看懂，上网查了一些解析也说的不是很简洁。自己想明白以后，觉得挺有意思，就打算记录一下。希望如果有人在上网查这个的时候，有机会查到我这种思路，看下是不是比较容易理解。

转载：

time_after防止回绕原理

正文：

首先看下这个宏的定义：

#define time_after(current,timeout) ((long)(timeout) - (long)(current)< 0)

WTF?只是把无符号输转化成有符号数就能解决这个问题吗？这是什么原理。。。

下面用我觉得比较简单的思路分析一下这个问题。

首先我们用4位的数字来举例比较简单。

问题是这样发生的：假设当前的时间是13(1101)，设定一个节拍以后超时，所以超时时间就是14(1110).然后，过了3个节拍以后，当前时间变成了current = 13 + 3 = 1101 + 0011 = 10000 = 0000 = 0，这个时候虽然超时了，但是(current =0) < (timout=14),如果代码使用if(current > timeout)来判断是否超时就会判断错误。

那么如果把这两个数强制转化成有符号数，是不是就能正确判断了呢？

计算机使用补码存储数字，负数原码转补码是+1以后取反，所以timeout = 1110 转成负数源码就是-1再取反就是（1101取反）1010 也就是-2，current是0，这个时候current = 0 > timeout= -2 是成立的。

但是我的疑问是，这只能保证回绕的时候，timeout - current < 0,那不回绕呢？而且这只测试了回绕的一种情况，不能证明所有的回绕都满足timeout - current < 0吧，怎么证明这个一定成立呢？

time_after防止回绕原理这个帖子给了我思路，但是感觉他说的还是不够简洁。帖子里说的内容其实可以用一个坐标系图简单的表达出来。其中x轴是无符号数的取值，y轴是对应的有符号数的取值。首先我们在excel中列出4位数的xy所有取值，然后生成曲线图，就很明白了：

current 与 timout 的取值总共分以下4中情况：

1. current 和 timout 都在正数单调递增的部分：

这种情况下很明显 timeout - current < 0。

2. current 和 timout 都在负数单调递增的部分：

这种情况下同情况1。

3. current 为负数和 timout 为正数：

这种情况下 timeout - current= 正数-负数，应该是一个正数啊，怎么会小于0呢？

问题是最终结果的取值相当于两个点y轴绝对值相加，如果两个点x坐标距离小于8，那么这两个点y的绝对值之和一定大于8，而大于8的无符号数转化成有符号数是一个负数。所以timeout - current <0

4. urrent 为正数和 timout 为负数：

这种情况下同情况3，不再赘述。

假设在32位系统使用32位来保存jiffies，1000hz的处理器，想要让两个点的距离超过0xffff，相当于设置一个20多天以后超时的定时任务。这种情况下timeout - current <0才不成立，而内核肯定不会使用这么长的超时时间，所以可以认为timeout - current <0在所有情况下都是成立的。

这样就很清晰的把这个原理表达清楚了。