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Clock / Timer
- 1. Clock / Timer 2015/12/15 0x64 Tales #03 OS Kernel Livesense Inc. HORINOUCHI Masato
- 2. Linux Kernel Clock 大別すると以下の 2つに分けられる。 • Hardware Clock • その名の通りハードウェア上にある Clock デバイス。 • System Clock • Linux Kernel 内部にある Clock で揮発性。
- 4. HW Clock • Real&me Clock (RTC), BIOS Clock, CMOS Clock と呼ばれる。 • 一般的にはバッテリーバックアップが行なわれる。 • 電源が切れていてもバッテリーやコンデンサーにより駆動。 • &mezone を意識しない。UTC か local&me かわからない。 • Windows 環境は local&me として、Linux 環境は UTC として 動作するため、JST-9 環境だと 9時間のズレが発生する。
- 5. System Clock • Linux Kernel 内部のメモリーで保持している。なので揮発性。 • 2つのデータを持っている。 • x-me: UNIX Epoch (1970/01/01 00:00:00 UTC) からの秒数 • jiffies: 現在秒からの経過ナノ秒数 • UTC で動作する。
- 6. Interval Timer • ハードウェアにより割り込みを発生させるデバイス。 • 割り込み発生する度に jiffies を増やしていく。 • 一般的な Linux Kernel では 1,000Hz (1ms) 毎に割り込み発 生。 • jiffies の増加分を x7me に反映していく。
- 7. HW Clock にアクセス • hwclock というツールでアクセスできる。 • hwclock は /etc/adj/me をみて UTC か local/me かを判別。 $ sudo hwclock --show --localtime 2015年12月15日 08時04分42秒 .785058 seconds $ cat /etc/adjtime 0.000000 1450089054 0.000000 1450089054 UTC
- 8. HW Clock と System Clock の関係 • SysVinit (Upstart) の場合 • Ubuntu では /etc/init.d/hwclock.sh で OS 起動/終了 時に同期。 • CentOS 6 では /etc/rc.d/init.d/halt で OS 終了時に 同期。 • 起動時はどうしているのかちょっと調べたけど不明…。
- 9. Systemd で RTC にアクセス • "medatectl というツールでアクセスできる。 $ timedatectl Local time: 火 2015-12-15 17:06:22 JST Universal time: 火 2015-12-15 08:06:22 UTC RTC time: 火 2015-12-15 08:06:20 Time zone: Asia/Tokyo (JST, +0900) Network time on: yes NTP synchronized: yes RTC in local TZ: no
- 10. Raspberry Pi • 実は RTC を搭載していない。 • けど自作する猛者。 • RaspberryPiにRTCモジュールを搭載して、ハードウェア起動 時に時刻を合わせる
- 11. Tickless Kernel • ハードウェアにより CPU に割り込み発生させると電力消費に懸 念。 • 時間の更新を定期的な割り込みではなく Clock Source を参照す ることに。 • これにより CPU が省電力モードでいられる時間を長くする ことが可能に。
- 12. Clock Source 主に以下のものがある。上にある方がアクセスコストが低い。 • kvm-clock • Time Stamp Counter (TSC) • High Precision Event Timer (HPET) • ACPI Power Management Timer (ACPI_PM) • Programmable Interval Timer (PIT) • Real Time Clock (RTC)
- 14. Clock Source を調べる • VirtualBox 5.0.10 (準仮想化インターフェース KVM) • Ubuntu 15.10 64bit + Guest Add@ons $ uname -a Linux ubuntu 4.2.0-19-generic #23-Ubuntu SMP Wed Nov 11 11:39:30 UTC 2015 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux $ cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/available_clocksource kvm-clock tsc acpi_pm $ cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource kvm-clock
- 15. Clock Source の速度を計測 元コード1 を改変して 10,000,000 回実行。 #include <sys/time.h> #include <stdio.h> int main() { struct timeval tv; for (int i=0; i<10000000; i++) { int r = gettimeofday(&tv, 0); if (r < 0) { perror("gettimeofday"); return 1; } } return 0; } 1 VirtualBox 5 で利用可能になった Paravirtualiza1on 機能 kvmclock を使う から引用。
- 16. 計測してみる こんな shell script にしてみた。 #! /bin/zsh # kvm-clock sudo sh -c "echo kvm-clock > /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource" cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource time ./t # tsc sudo sh -c "echo tsc > /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource" cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource time ./t # acpi_pm sudo sh -c "echo acpi_pm > /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource" cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource time ./t
- 17. Clock Source 考察 • kvm-clock より TSC の方が 2倍ほど速い。 • が、VM だと TSC の値が怪しいケースも多そう。 • なので素直に kvm-clock を使うのが良さそう。 • acpi_pm は数十倍(30∼70倍)遅い。 • しかもシステムコールしまくり system 時間使いまくり。
- 18. まとめ • Linux Kernel の Clock / Timer 周りは歴史的経緯により複雑。 • Clock / Timer の解像度や精度は上がっている。 • 以前は VM だと Clock ズレまくったものだが、この辺も解決し てきている。 • とはいえ結局は Guest OS で ntp 使うのが良い模様 → KVM において ホストとゲストの時間管理はNTPを用いるべきか？
- 19. ご清聴ありがとうございました