jiffies 是 Linux 核心中代表系統啟動以來時脈中斷次數的全域變數，是核心時間管理的基石。本文深入剖析 jiffies 的資料型別、與秒數互換、內部 64 位元實作、回繞處理巨集、以及 USER_HZ 機制如何解決用戶空間相容性問題。

基本定義與單位換算

• 型別：unsigned long（32 位元系統為 32 bits，64 位元系統為 64 bits）。
• 頻率：HZ（每秒時脈中斷次數，常見值 100、250、1000）。
• 系統運作秒數 = jiffies / HZ
• 秒數轉 jiffies = seconds * HZ

64 位元擴充：jiffies_64 與 get_jiffies_64()

• 32 位元系統上，jiffies 為 jiffies_64 低 32 位，約 497 天會回繞（HZ=1000 時約 49.7 天）。
• get_jiffies_64() 以序列鎖（seqlock）安全讀取完整 64 位值，64 位元系統上直接回傳 jiffies。
• 核心內部建議直接使用 64 位元版本避免回繞問題。

回繞安全比較巨集

核心提供四組巨集正確處理無號長整數回繞：

time_after(a,b)      // a 在 b 之後
time_before(a,b)     // a 在 b 之前
time_after_eq(a,b)   // a >= b
time_before_eq(a,b)  // a <= b

64 位元版本對應 time_after64 等，需搭配 jiffies_64 或 get_jiffies_64() 使用。

用戶空間相容：USER_HZ 與 jiffies_to_clock_t()

• 早期核心若變更 HZ，用戶空間程式（如 ps, top）會因假設 HZ=100 而計算錯誤。
• 核心定義 USER_HZ（x86 上固定為 100），透過 jiffies_to_clock_t() 將核心 jiffies 轉為用戶空間期望的單位。
• 對應反向轉換 clock_t_to_jiffies() 及 64 位元版 jiffies_64_to_clock_t()。

do_div() 實作細節

核心巨集 do_div(n, base) 以內嵌組合語言在 32 位元系統上高效執行 64 位元除法，修改被除數並回傳餘數。

理解 jiffies 機制對編寫核心模組、高精度定時器與效能分析至關重要。