atppp's Blog

电脑对时

September 30, 2007 4:25 pm GMT-0700 | In Tech

为什么电脑要对时？因为电脑自己的钟不准。破电脑一天慢五分钟也不奇怪。

对时需要对到什么精度？一般家用的电脑时钟误差一分钟完全可以接受。集群服务器配合工作一般需要所有的时钟同步在一秒之内。

和谁同步？一般是和世界各地的 NTP （Network Time Protocol）服务器同步的。米国标准时间由 NIST 发布，NIST 提供了一些服务器。现代 Windows 操作系统自动和 time.windows.com 对时。Linux 下面一般用 NTPPool 来自动选择服务器。中国国家授时中心 NTP 210.72.145.44 是中国权威时间。中国教育网有自己的 NTP 服务器网。如果是集群服务器，一般会在内网配置几个本地 NTP 服务器。

上面这么多 NTP 服务器有没有优劣呢？有的，但是对于一般的应用来说，看不出什么区别。 理论上说，NTP 服务器是分等级（Stratum）的，Stratum = 1 的 NTP 服务器是直接和世界标准时钟同步的，包括 GPS 时间、铯原子钟、某些手机网络等。NIST、中国国家授时中心和中国教育网的第一级时间服务器都是这个级别的。Stratum = 2 的 NTP 服务器是和 Stratum = 1 的服务器同步的，性能稍差，但精确度也在毫秒的量级，所以用起来没什么区别。再往下每同步一级，Stratum 就加一。

Windows 2000 开始包含了自动时间同步的服务。Windows XP 上，打开时间设置就有网络对时的设置。默认是每星期和 time.windows.com 对时一次。这个一星期同步一次太长了，可以通过注册表调整，或者用 Wits 修改。值得注意的是 Windows XP 是带 ntp server 的，只要调整注册表就可以给别的机器对时，Wits 也可以帮你修改这个。

Linux 下面的 ntpd 就要灵活多啦。默认配置一般足够好用。下面在 Fedora 下举个例子。配置：

# grep "^server" /etc/ntp.conf
server 0.pool.ntp.org
server 1.pool.ntp.org
server 2.pool.ntp.org
server pool.ntp.org
server  127.127.1.0 # local clock

启动 ntpd 之后查看状态

# ntpq -pn
     remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
==============================================================================
 64.25.87.54     128.118.25.5     2 u   10   64   17   79.194  -542.89   1.942
 64.72.116.51    129.7.1.66       2 u    9   64   17   51.569  -532.23   1.803
 64.72.116.50    129.7.1.66       2 u   11   64   17   51.417  -516.70   1.417
 64.72.116.45    129.7.1.66       2 u    7   64   17   51.586  -532.36   1.135
*127.127.1.0     LOCAL(0)        10 l    3   64   17    0.000    0.000   0.001

st 这列显示自动选的四个 NTP 服务器都是 Stratum = 2。最后一个是本地时钟。前四行的 offset 显示本地时钟和四个 NTP 服务器都有大概 500 毫秒的差距。ntpstat 显示目前只和本地时钟同步：

# ntpstat
synchronised to local net at stratum 11
   time correct to within 949 ms
   polling server every 64 s

过一会再看：

# ntpq -pn
     remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
==============================================================================
+64.25.87.54     128.118.25.5     2 u   56   64  377   78.548  250.871  37.180
+64.72.116.51    129.7.1.66       2 u   58   64  377   51.551  268.538  36.817
*64.72.116.50    129.7.1.66       2 u   58   64  377   51.539  274.497  36.629
+64.72.116.45    129.7.1.66       2 u   49   64  377   51.485  271.750  37.841
 127.127.1.0     LOCAL(0)        10 l   44   64  377    0.000    0.000   0.001
# ntpstat
synchronised to NTP server (64.72.116.50) at stratum 3
   time correct to within 263 ms
   polling server every 64 s

本地时钟已经成功和外面的 NTP 服务器同步。ntpq 报告中第一列 * 表示目前选择的主同步服务器，标 + 的表示有可能被用来进一步提高同步精度的次要服务器。因为是和 Stratum = 2 的服务器同步，所以本地的 ntpd Stratum 就是 3 了。一个细节是 ntpq 对时钟是慢慢调整的，而不是直接跳好多秒，这样平滑的调整时间可以保证很多程序的流程平稳。不过，如果时钟误差过大，ntpd 可能会拒绝调整时间；或者有人也可能希望立刻调正时间，这样的话可以直接执行命令：ntpdate -b pool.ntp.org（需要停掉 ntpd 服务执行）。

在我另一个服务器上，配置了好多 NTP 服务器：

# grep "^server" /etc/ntp.conf
server time-a.nist.gov
server time-b.nist.gov
server time.nist.gov
server time.windows.com
server 0.pool.ntp.org
server 1.pool.ntp.org
server 2.pool.ntp.org
server pool.ntp.org
server  127.127.1.0 # local clock
# ntpq -p
     remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
==============================================================================
+time-a.nist.gov .ACTS.           1 u   61  128  377   76.113   -1.046   3.424
*time-b.nist.gov .ACTS.           1 u   65  128  377   81.063    0.398   1.892
-time.nist.gov   .ACTS.           1 u  251  128  356   38.911    1.353  30.226
-time.windows.co 18.26.4.105      2 u   45  128  267   31.218   13.180   6.039
-194.109.64.200  192.87.106.2     2 u  122  128  377  155.132    0.596  38.674
-a.mirror.fizzel 43.75.42.44      3 u   56  128  377  163.391  -11.756  13.006
-enfield.ikk.szt 195.111.99.186   2 u  118  128  377  188.326   -2.520  32.359
+ntp1.esat.net   .GPS.            1 u   59  128  377  161.103   -1.321   0.460
 LOCAL(0)        .LOCL.          10 l   48   64  377    0.000    0.000   0.001

标注 – 的是那些相对来说不太准的钟（offset 或 jitter 偏大），自动被剔除了。从 delay 这里可以看到，我这里和 NIST 几个钟网络延迟比较小（100 毫秒之内），一般这样的钟误差小一些。倒数第二个 pool.ntp.org 选择的是一个和 GPS 同步的钟，Stratum = 1，是一个比较准的钟了，只是网络延迟稍大。同时可以看到 time.windows.com 的 Stratum = 2，在一年以前，它曾经是 6。堂堂国际大公司微软也不花几百块钱买个 GPS 接收器建一个 Stratrum = 1 的时钟服务器造福千千万万的 windows 用户，真是不可理解。

最后，linux 下防火墙规则如果极严格的话可能会影响 ntpd 对时，打开 sport 123 即可（假设 OUTPUT 链全 ACCEPT）：

iptables -I INPUT -p udp -m udp --sport 123 -j ACCEPT

Tags: ntp, time