時鐘

名稱

clock - 用於追蹤時間進度的核心物件。

摘要

時鐘是時鐘單調性參考時間軸的一維仿射變換，可由時鐘維護者以原子方式調整，並由用戶端觀察。

說明

屬性

時鐘的屬性會在時鐘建立時建立，之後便無法變更。目前已定義三個時鐘屬性。

ZX_CLOCK_OPT_MONOTONIC

設定後，系統會保證時鐘會呈現單調性行為。也就是說，任何時鐘的觀察序列都保證會產生一連串時間，這些時間一律大於或等於先前的觀察結果。單調時鐘永遠不會倒轉，但可以跳轉。正式：

假設有時鐘 C，讓 C(x) 為從參考時間軸 C's 時間軸對應的函式。C(x) 是一個區塊線性函式，由 C 維護者決定的所有時間內的所有仿射轉換區段組成。C 是單調的，只有在下列情況下才會發生：

針對所有 R1、R2：R2 >= R1

C(R2) >= C(R1)

ZX_CLOCK_OPT_CONTINUOUS

設定後，時鐘就會保證持續運作。也就是說，時鐘轉換的任何更新都保證與先前的轉換區段保持第一順序連續。正式：

讓 Ci(x) 為 C(x) 的 i 同構轉換片段。假設 Ri 是參考時間軸上的第一個時間點，其中定義了 Ci(x)。時鐘 C 為連續的條件為：對於所有 i

Ci(Ri + 1) = Ci + 1(Ri + 1)

備用時間

時鐘的截止時間代表時鐘可設定的最小值。由於時鐘只能向前走，而不能倒轉，因此時鐘觀察器不可能收到小於時鐘建立者設定的截止時間的值。

在建立時，您可以透過 zx_create_args_v1_t 結構提供備用時間。否則，預設值為 0。

在時鐘更新作業期間，如果嘗試將時鐘的值設為小於備用時間的值，系統會失敗並顯示 ZX_ERR_INVALID_ARGS。未經初始設定的時鐘一律會回報為時鐘設定的備用時間。回頂時間不得低於預設值 0。

隱含屬性

  • 系統中所有時鐘物件的參考時鐘為單調時鐘。
  • 所有時鐘物件的標稱單位都會指定為奈秒。這個屬性無法設定。
  • 所有時鐘物件的頻率調整單位皆指定為百萬分之一 (PPM)。
  • 時鐘物件的頻率調整最大允許範圍已指定為 [-1000, +1000] PPM。這項屬性無法設定。

其他建立選項

ZX_CLOCK_OPT_AUTO_START

在建立時鐘時使用這個選項，時鐘會從已啟動狀態開始，而非預設的未啟動狀態。詳情請參閱「啟動時鐘」。

讀取時鐘

在提供時鐘句柄的情況下，使用者可以使用 zx_clock_read() 系統呼叫查詢該時鐘提供的目前時間。時鐘讀取 ZX_RIGHT_READ 權限。時鐘讀取作業保證對所有觀察者來說是一致的。也就是說，如果兩位觀察者在完全相同的參考時間 R 查詢時鐘，他們一律會看到相同的值 C(R)。

參考時間軸、zx_ticks_get() 和 zx_clock_get_monotonic()

如先前所述，zx_clock_get_monotonic() 是所有使用者建立的 zircon 時鐘的參考時間軸。也就是說，如果使用者知道時鐘例項的目前轉換，並指定時鐘例項時間軸上的值，則可計算時鐘單調時間軸上的對應點 (反之亦然)。這也表示，如果未對核心時鐘進行速率調整，時鐘單調性和核心時鐘的滴答速率會完全相同。

除了時鐘單調時程外，Zircon 核心也會透過 zx_ticks_get() 和 zx_ticks_per_second() 公開「時標」時程。在內部，滴答實際上是時鐘單調性參考時間線，並直接從可供核心存取的架構適當計時器單位讀取。時鐘單調性其實是將以納秒為單位的標準化時間刻度線性轉換。兩個時間軸都會在核心啟動時從零開始計時。

由於時鐘單調性是根據刻度轉換的靜態轉換，而所有核心時鐘都是根據時鐘單調性轉換，因此除了時鐘單調性之外，刻度也可做為核心時鐘的參考時鐘。

擷取時鐘的詳細資料

除了讀取時鐘的目前值之外，具備 ZX_RIGHT_READ 權限的進階使用者也可以讀取時鐘，並在過程中使用 zx_clock_get_details() 取得詳細資料。呼叫成功後，傳回給呼叫端的詳細資料結構會包含：

  • 目前的時鐘單調到時鐘轉換。
  • 目前的時間間隔到時鐘轉換。
  • 時鐘目前的對稱誤差範圍預估值 (如有)。
  • 時鐘上次更新的時間，由時鐘單調參考時間軸定義。
  • 在觀察時鐘時，系統記時器的觀察結果。
  • 在建立時定義的錶面所有靜態屬性。
  • 每次更新時鐘的基礎轉換時，產生值都會變更的產生值。

進階使用者可以利用這些詳細資料，不僅計算時鐘的最近 now 值 (透過使用 Ticks-to-Clock 轉換來轉換已回報的 Ticks-now 觀察值，兩者皆由取得詳細資料作業回報)，還可以：

  • 瞭解自上次 zx_clock_get_details() 作業 (使用產生隨機值) 以來，時鐘轉換是否已變更。請注意，時鐘產生的 Nonce 不保證會從任何特定值開始，也不保證會以任何特定方式 (例如以固定值遞增) 在每次更新時變更。相反地，每次更新時，產生值會變更為一個值，且該值保證會與更新發生前立即的值不同。
  • 將時鐘轉換作業與其他時鐘的轉換作業組合，以便推斷兩個時鐘之間的關係。
  • 瞭解時鐘維護者對誤差範圍的最佳估計值。
  • 根據上次校正時間、目前轉換作業和時鐘的最大許可校正因數，推論時鐘相對於參考時鐘的可能未來值範圍 (請參閱上方「|隱含屬性」一節所述的頻率調整作業最大許可範圍)。

啟動時鐘和時鐘信號

建立後，時鐘並未立即開始運作。所有嘗試讀取時鐘的動作都會傳回時鐘設定的截止時間，如果在建立時未指定，則預設為 0。

時鐘開始運作後，時鐘維護者會執行第一個更新作業，該作業必須包含設定值作業。時鐘會在該時間點開始運作，其速率等於參考時鐘加上維護者指定的偏差。

時鐘也有 ZX_CLOCK_STARTED 信號，可讓使用者瞭解時鐘實際啟動時間。這個信號一開始不會設為已設定，但在第一次成功更新作業後就會設為已設定。一旦啟動，時鐘就會持續運作，並且會一律提出 ZX_CLOCK_STARTED 信號。

一開始，時鐘是時鐘單調性的複本，因此時鐘單調性時間軸與合成時間軸之間的轉換函式為恆等函式。建立後，這部時鐘仍可能維持，但須遵守權利、ZX_CLOCK_OPT_MONOTONIC 和 ZX_CLOCK_OPT_CONTINUOUS 屬性，以及設定的備用時間。

如果使用 ZX_CLOCK_OPT_AUTO_START 選項建立時鐘，則無法設定的回溯時間大於目前時鐘的單調時間。如果允許這項操作，則會導致時鐘的目前時間設為其截止時間之前的時間。

維護時鐘

擁有時鐘物件 ZX_RIGHT_WRITE 權限的使用者，可以使用 zx_clock_update() 系統呼叫，擔任時鐘的維護者。每次呼叫 zx_clock_update() 時，時鐘的三個參數都可能會調整，但並非每次都需要調整所有參數。這些值如下：

  • 時鐘的絕對值。
  • 時脈的頻率調整值 (與額定值的偏差，以 ppm 表示)
  • 時鐘的絕對誤差範圍估計值 (以奈秒為單位)

在系統呼叫本身期間，時鐘轉換會發生變更。使用者可能無法指定調整的具體參考時間。

對設有 ZX_CLOCK_OPT_MONOTONIC 屬性的時鐘進行任何絕對值變更，如果會導致非單調行為，就會失敗，並傳回 ZX_ERR_INVALID_ARGS 的錯誤碼。

第一個更新作業會啟動計時器，且必須包含設定值作業。

除了最開始的設定值作業之外，所有嘗試以 ZX_CLOCK_OPT_CONTINUOUS 屬性設定的計時器絕對值都會失敗，並傳回 ZX_ERR_INVALID_ARGS 的錯誤碼

時鐘誤差範圍估計值的注意事項

zx_clock_get_details() 系統呼叫可為使用者提供時鐘的多項精細詳細資料，包括「誤差範圍估計值」。這個以奈秒為單位的值，代表時鐘維護人員目前對時鐘與參考資料之間差距的最佳估計值。舉例來說，如果使用者擷取的時間 X 與誤差範圍估計值 E 相同，則時鐘維護者會嘗試表示，他們認為時鐘的實際值位於 [ X-E, X+E ] 範圍內。

此預估值的信賴水準「不會」由核心 API 指定。有些時鐘維護者可能會使用嚴格的界限，其他人則會使用無法證明但提供「高信賴度」的界限，而其他人可能對自己的預估值沒有信心，甚至完全沒有信心。

如果使用者需要瞭解所存取錯誤預估值的客觀品質 (例如，要強制執行憑證有效日期或 DRM 授權到期日)，則應瞭解系統中哪個元件會維護時鐘，以及維護者在提供錯誤邊界預估值的信心程度時，會提供哪些保證。

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