[转]date和hlclock的实现

hwclock可以设置系统时间，大家可能都用过。但是我想每个人对知道此命令的途径却不完全相同。

我陈述一下自己得知此命令的过程，希望能那些对linux望而却步的初学者有些帮助，linux本身

公开源码，这对那些追根问底的人是个不错的选择。

文中过程废话较多，假设读者是初学者，对一些过程不是很清楚。高手见谅！

几天前要做几台服务器的时间同步，和同事讨论系统时间设置的问题，我模糊记得date可以设置

系统时间，和他打赌可以使用（为此输了三条鱼，:( ）比如：

[root@TestRA test]# date -s "Fri Jan 11 15:32:16 GMT 2002"

Fri Jan 11 23:32:16 CST 2002

再用date一看成功了！

正得意间，同事的reboot了机器，重启后发现时间未变。郁闷，找原因。

先看看这个date是哪个土程序写的？

[root@TestRA test]# whereis date

date: /bin/date /usr/man/man1/date.1

[root@TestRA test]# rpm -qa -filesbypkg |grep "/bin/date"

sh-utils /bin/date

原来是sh-utils这个包，从redhat7.1的光盘中找到sh-utils-2.0.src.rpm文件，解开用source-insight

看了看，发现在date.c中有date命令的实现。发现其实现非常简单：

date.c: main()->stime()->settimeofday() 这个settimeofday就没有实现了，在linux下man了一下

发现原来是个libc中的函数，可是在libc的工程中也未发现其实现（建议大家手头最好有glibc的源码）

估计是个系统调用，打开linux-kernel的工程，查找sys_settimeofday，果然有此函数，发现

kernel/time.c#L191

191 asmlinkage int sys_settimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)

192 {

193 struct timeval new_tv;

194 struct timezone new_tz;

195

196 if (tv) {

197 if (copy_from_user(&new_tv, tv, sizeof(*tv)))

198 return -EFAULT;

199 }

200 if (tz) {

201 if (copy_from_user(&new_tz, tz, sizeof(*tz)))

202 return -EFAULT;

203 }

204

205 return do_sys_settimeofday(tv ? &new_tv : NULL, tz ? &new_tz : NULL);

206 }

函数很简单，从用户空间得到参数，然后调do_sys_settimeofday（kernel中常用的命名方式）

也在time.c中。

165 int do_sys_settimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)

166 {

167 static int firsttime = 1;

168

169 if (!capable(CAP_SYS_TIME))

170 return -EPERM;

171

172 if (tz) {

173 /* SMP safe, global irq locking makes it work. */

174 sys_tz = *tz;

175 if (firsttime) {

176 firsttime = 0;

177 if (!tv)

178 warp_clock();

179 }

180 }

181 if (tv)

182 {

183 /* SMP safe, again the code in arch/foo/time.c should

184 * globally block out interrupts when it runs.

185 */

186 do_settimeofday(tv);

187 }

188 return 0;

189 }

也很简单，判断了一下是否是root，不然没有权限return -PERM，主要是do_settimeofday。

arch/i386/kernel/time.c#L264

264 void do_settimeofday(struct timeval *tv)

265 {

266 write_lock_irq(&xtime_lock);

267 /* This is revolting. We need to set the xtime.tv_usec

268 * correctly. However, the value in this location is

269 * is value at the last tick.

270 * Discover what correction gettimeofday

271 * would have done, and then undo it!

272 */

273 tv->tv_usec -= do_gettimeoffset();

274

275 while (tv->tv_usec < 0) {

276 tv->tv_usec += 1000000;

277 tv->tv_sec--;

278 }

279

280 xtime = *tv;

281 time_adjust = 0; /* stop active adjtime() */

282 time_status |= STA_UNSYNC;

283 time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;

284 time_esterror = NTP_PHASE_LIMIT;

285 write_unlock_irq(&xtime_lock);

286 }

最终的实现，发现只是对一些系统变量的设置，果然没有对CMOS的write操作。不甘心，为了那三条鱼

拼了，觉得既然变量变了，是不是在时钟中断时会写CMOS同步呢，找到time中断函数timer_interrupt

在原文中有一段描述，

356 /*

357 * timer_interrupt() needs to keep up the real-time clock,

358 * as well as call the "do_timer()" routine every clocktick

359 */

欣喜若狂，再看在do_timer_interrupt中有实现

380 /*

381 * If we have an externally synchronized Linux clock, then update

382 * CMOS clock accordingly every ~11 minutes. Set_rtc_mmss() has to be

383 * called as close as possible to 500 ms before the new second starts.

384 */

385 if ((time_status & STA_UNSYNC) == 0 &&

386 xtime.tv_sec > last_rtc_update + 660 &&

387 xtime.tv_usec >= 500000 - ((unsigned) tick) / 2 &&

388 xtime.tv_usec <= 500000 + ((unsigned) tick) / 2) {

389 if (set_rtc_mmss(xtime.tv_sec) == 0)

390 last_rtc_update = xtime.tv_sec;

391 else

392 last_rtc_update = xtime.tv_sec - 600; /* do it again in 60 s */

393 }

我kao，敌人搞得这么复杂，懒得看程序，看看敌人的描述吧。。。好像和程序实现差不多。主要是

set_rtc_mmss(xtime.tv_sec),那个程序也不短，不全copy了，免得像是灌水（也差不多了），主要是

314 /*

315 * since we're only adjusting minutes and seconds,

316 * don't interfere with hour overflow. This avoids

317 * messing with unknown time zones but requires your

318 * RTC not to be off by more than 15 minutes

319 */

320 real_seconds = nowtime % 60;

321 real_minutes = nowtime / 60;

322 if (((abs(real_minutes - cmos_minutes) + 15)/30) & 1)

323 real_minutes += 30; /* correct for half hour time zone */

324 real_minutes %= 60;

325

326 if (abs(real_minutes - cmos_minutes) < 30) {

327 if (!(save_control & RTC_DM_BINARY) || RTC_ALWAYS_BCD) {

328 BIN_TO_BCD(real_seconds);

329 BIN_TO_BCD(real_minutes);

330 }

331 CMOS_WRITE(real_seconds,RTC_SECONDS);

332 CMOS_WRITE(real_minutes,RTC_MINUTES);

sorry，不是灌水，不要打我！这段比较重要。看了看发现又是理解不对，敌人并不同步分钟以上的

时间，没有搞头了，不过发现CMOS_WRITE这个顺眼的程序，TNND，这么大个操作系统总该有设系统

时间的地方吧。不过找CMOS_WRITE还是比较痛苦的，比我头发都多（有些夸张，是我头发比较少），

有RTC_SECONDS嘛，找其定义

include/linux/mc146818rtc.h#L32

32 #define RTC_SECONDS 0

33 #define RTC_SECONDS_ALARM 1

34 #define RTC_MINUTES 2

35 #define RTC_MINUTES_ALARM 3

36 #define RTC_HOURS 4

37 #define RTC_HOURS_ALARM 5

38 /* RTC_*_alarm is always true if 2 MSBs are set */

39 # define RTC_ALARM_DONT_CARE 0xC0

40

41 #define RTC_DAY_OF_WEEK 6

42 #define RTC_DAY_OF_MONTH 7

43 #define RTC_MONTH 8

44 #define RTC_YEAR 9

有定义就好办，系统中总应该有写年的地方吧，找。。。

drivers/char/rtc.c#L

363 CMOS_WRITE(yrs, RTC_YEAR);

364 CMOS_WRITE(mon, RTC_MONTH);

365 CMOS_WRITE(day, RTC_DAY_OF_MONTH);

366 CMOS_WRITE(hrs, RTC_HOURS);

367 CMOS_WRITE(min, RTC_MINUTES);

368 CMOS_WRITE(sec, RTC_SECONDS);

应该是此处，看看是在char/rtc.c中，怎么跑到驱动中来了，发现是在ioctl中的RTC_SET_TIME中，

原来系统实现将对CMOS时间的设置搞到这里，看看系统/dev中果然有rtc文件，试试。。

#include <stdio.h>

#include <sys/stat.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/ioctl.h>

#include <fcntl.h>

#include <linux/rtc.h>

#include <sys/time.h>

#include <unistd.h>

#include "getdate.h"

extern long timezone;

int main(int argc,char *argv[])

{

struct rtc_time time;

struct tm *tm;

struct timeval tt;

int fd = -1;

int ret;

if (argc != 2)

{

printf("settime [date string]\n");

return -1;

}

timezone = 8;

tt.tv_sec = get_date(argv[1],NULL);

tt.tv_usec = 0;

if (tt.tv_sec <= 0)

{

printf("[date string] is not right\n");

return -2;

}

memset(&time,0,sizeof(struct rtc_time));

memset(&tm,0,sizeof(struct tm));

fd = open("/dev/rtc",O_RDONLY);

if (fd >= 0)

{

tm = localtime(&tt.tv_sec);

memcpy(&time,tm,sizeof(struct rtc_time));

ret = ioctl(fd,RTC_SET_TIME,&time);

settimeofday(&tt,NULL);

}

printf("return is %d\n",ret);

if (fd >= 0 ) close(fd);

return ret;

}

get_date函数是我从sh-utils中抄的，试了一下，OK了。

高兴之余觉得不对吧，敌人作出来不会只为编程用，命令行应该也有现成的，果然在/sbin中

[root@TestRA /sbin]# strings * -f|grep "/dev/rtc"

找到hwclock和clock命令，man了一下，发现hwclock可以设置CMOS时间。

FT，白忙了这么半天！！！发现最终在用date设时间后只要hwclock -w一下就可以写到CMOS中，

原理当然也是/dev/rtc。

结论：敌人的东西很完善，不要怀疑，有问题从自己身上找原因。呵呵！

注：在3.10中，是date的man函数调用了settime函数，而settime函数底层调用的系统调用为clock_settime,stime和settimeofday三个中的一个。

来源 ：http://qgjie456.blog.163.com/blog/static/354513672008465031709/