Jiffies回绕问题详解

普通32位jiffies（HZ=1000）：
开始：0x00000000 → ... → 0xFFFFFFFF → 0x00000000（回绕！）
时间：0天 → 49.7天 → 0天（重新计数）

系统启动
    │
    ├─── jiffies = 0
    │      (时间: 0天)
    │
    ├─── jiffies = 2,147,483,647
    │      (时间: 24.85天)
    │
    ├─── jiffies = 4,294,967,295 ← **最大值**
    │      (时间: 49.7天)   ↗
    │                      │
    └─── jiffies = 0       │ **回绕发生！**
          (重新开始)       │
                           │
                   计数器溢出，从0重新开始

unsigned long timeout = jiffies + HZ*5;  // 5秒后超时

// 循环检查是否超时
while (time_before(jiffies, timeout)) {
    // 正常工作...
}
// jiffies达到timeout，正常退出循环

jiffies: 1000 → 1001 → ... → 5999 → 6000
timeout: 6000 (固定值)
关系：jiffies < timeout ✅ 始终成立，直到超时

// 假设jiffies即将回绕
unsigned long jiffies = 0xFFFFFFFE;  // 即将溢出
unsigned long timeout = jiffies + HZ*5;  // 计算得到 0x00000003

// 使用简单比较（错误的做法）
while (jiffies < timeout) {  // 这里会出问题！
    // ...
}

阶段1（回绕前）：
jiffies: 0xFFFFFFFE → 0xFFFFFFFF → 0x00000000
timeout: 0x00000003
关系：回绕前 jiffies > timeout ❌

阶段2（回绕后）：
jiffies: 0x00000000 → 0x00000001 → 0x00000002 → 0x00000003
timeout: 0x00000003
关系：jiffies < timeout ✅

// 安全比较的原理
#define time_after(a,b) \
    ((long)((b) - (a)) < 0)

// 假设：
// a = 0x00000003 (回绕后的小值)
// b = 0xFFFFFFFE (回绕前的大值)

// 计算：(long)(b - a) = (long)(0xFFFFFFFE - 0x00000003)
//                   = (long)(0xFFFFFFFB)
// 转换为有符号：-5 < 0 ✅

无符号视角（错误）：
小值(3) < 大值(0xFFFFFFFE)？  ✓ 但这是回绕后的错误判断

有符号视角（正确）：
将差值看作有符号数：
0xFFFFFFFB = -5（负数）
负数表示 a 在 b 之后 ✓

// 正确的超时检查
unsigned long timeout = jiffies + HZ*5;

do {
    // 执行任务...
} while (time_before(jiffies, timeout));  // 使用安全宏

// 或者检查是否超时
if (time_after(jiffies, timeout)) {
    printk("已超时！\n");
}

// ✅ 推荐
#include <linux/jiffies.h>
unsigned long start = jiffies;
unsigned long timeout = start + HZ*2;

// 安全等待
while (time_before(jiffies, timeout)) {
    // ...
}

// 检查是否超时
if (time_after(jiffies, timeout)) {
    handle_timeout();
}

// ✅ 安全的时间差计算
unsigned long interval = jiffies - last_time;
// 即使回绕，差值也会正确（无符号减法自动处理回绕）

// 但判断是否超过某个间隔要小心：
if (time_after(jiffies, last_time + HZ*5)) {
    // 超过5秒
}

// 现代内核提供jiffies_64
extern u64 jiffies_64;

// 32位架构上也能安全访问
u64 current_jiffies = get_jiffies_64();

// 64位的回绕时间：
// 如果HZ=1000，回绕时间约5.8亿年！

// 添加调试代码
#define DEBUG_JIFFIES_WRAPAROUND

#ifdef DEBUG_JIFFIES_WRAPAROUND
    if (jiffies < last_check) {
        printk("检测到jiffies回绕！\n");
    }
    last_check = jiffies;
#endif

# 强制设置jiffies接近回绕点（仅用于测试）
echo $((0xFFFFFFF0)) > /sys/kernel/debug/jiffies_reset