計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步

王文韜

摘 要 每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有自己的硬件時(shí)鐘，并由主板上的電池保證在關(guān)機(jī)情況下也能計(jì)時(shí)。通常情況下，計(jì)算機(jī)每次開機(jī)會(huì)從硬件時(shí)鐘讀取時(shí)間，并且使用自己的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)時(shí)，但是在單個(gè)時(shí)鐘之間不可避免的會(huì)有計(jì)時(shí)誤差，在長時(shí)間使用后，時(shí)間誤差會(huì)積累到比較大的數(shù)值。這在一般應(yīng)用中不會(huì)造成太大的麻煩，但是在某些應(yīng)用中，比如集群服務(wù)、數(shù)據(jù)庫等，則會(huì)發(fā)生宕機(jī)、系統(tǒng)無法啟動(dòng)等嚴(yán)重后果，所以就必須要配置時(shí)間服務(wù)器為網(wǎng)絡(luò)提供時(shí)間服務(wù)，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間在所有計(jì)算機(jī)中都是一致的。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)；時(shí)鐘同步；配置

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）214-0133-02

1 Windows下的時(shí)間同步

Windows系統(tǒng)下的時(shí)間同步由windows time服務(wù)完成，使用SNTP協(xié)議進(jìn)行通信，可以達(dá)到秒級(jí)的時(shí)間同步精度，能夠滿足對(duì)時(shí)間精度要求不太高的情況下的需求。SNTP協(xié)議采用客戶端/服務(wù)器工作方式，服務(wù)器接收GPS信號(hào)或使用自帶的原子鐘作為系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)，客戶機(jī)按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔定期訪問服務(wù)器，獲得準(zhǔn)確的時(shí)間信息，并調(diào)整自己的系統(tǒng)時(shí)鐘，來同步自己的時(shí)間。一臺(tái)服務(wù)器同時(shí)也可以是客戶端，從上層的時(shí)間服務(wù)器獲得高精度時(shí)間，并向自己的客戶端進(jìn)行授時(shí)。

windows中的客戶端，平時(shí)使用自己的硬件時(shí)鐘計(jì)時(shí)，在訪問服務(wù)器獲得準(zhǔn)確時(shí)間后，如果時(shí)間偏移較大，會(huì)直接調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間，所以系統(tǒng)時(shí)間在同步時(shí)會(huì)發(fā)生跳變。如果時(shí)間偏移較小，會(huì)逐漸調(diào)整自己的時(shí)鐘，直到與時(shí)間源同步，不會(huì)發(fā)生大幅度的時(shí)間跳變。

Windows時(shí)間同步配置可以通過修改注冊(cè)表來進(jìn)行，配置服務(wù)器的相關(guān)注冊(cè)表項(xiàng)如下。

2 Windows時(shí)間服務(wù)器配置

1）H K E Y _ L O C A L _ M A C H I N E ＼ S Y S T E M ＼ CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼Config

＼AnnounceFlags，將鍵值改為a（十六進(jìn)制）。

該鍵值的參數(shù)含義如下：

0 不作為時(shí)間服務(wù)器；

1 始終為時(shí)間服務(wù)器；

2 自動(dòng)為時(shí)間服務(wù)器，代表由Windows時(shí)間服務(wù)來決定角色；

4 始終為可靠時(shí)間服務(wù)器；

8 自動(dòng)為可靠時(shí)間服務(wù)器，代表由Windows時(shí)間服務(wù)來決定角色。

鍵值a表示同時(shí)選擇了2和8，也是系統(tǒng)的默認(rèn)設(shè)置。

在這個(gè)鍵值設(shè)置為a時(shí)，如果時(shí)間服務(wù)器配置了自己的時(shí)間源服務(wù)器，但是又無法從時(shí)間源服務(wù)器同步時(shí)間，會(huì)認(rèn)為自己的時(shí)間不可靠而有可能停止授時(shí)，所以最好將配置改為5，強(qiáng)制在自己失去時(shí)間源的時(shí)候仍然進(jìn)行授時(shí)服務(wù)

2）H K E Y _ L O C A L _ M A C H I N E ＼ S Y S T E M ＼ CurrentControlSet＼services＼W32Time＼ TimeProviders＼NtpServer

將Enabled鍵值改為1，允許服務(wù)器進(jìn)行授時(shí)服務(wù)。重啟windows time 服務(wù)后便可開始對(duì)客戶端授時(shí)。

3 Windows時(shí)間服務(wù)客戶端配置

Windows時(shí)間同步客戶端在域環(huán)境下，默認(rèn)從域控制器同步時(shí)間，同步的“type”配置為“NT5DS”。獨(dú)立客戶端，可以打開系統(tǒng)的“日期和時(shí)間”，其中有一個(gè)“Internet時(shí)間”頁簽，更改里面的服務(wù)器地址為自己的授時(shí)服務(wù)器地址即可。如果需要設(shè)置的機(jī)器太多，可以將下面的內(nèi)容編輯到注冊(cè)表文件中，然后導(dǎo)入注冊(cè)表進(jìn)行設(shè)置。

Windows Registry Editor Version 5.00

[ H K E Y _ L O C A L _ M A C H I N E ＼ S Y S T E M ＼ CurrentControlSet＼services＼W32Time＼ Parameters]

"Type"="NTP"

"NtpServer"="time.windows.com，0x9"

Type設(shè)置為NT5DS時(shí)，"NtpServer"設(shè)置不起作用。

將上面的time.windows.com替換為自己的授時(shí)服務(wù)器ip地址或機(jī)器名即可。該設(shè)置在時(shí)間服務(wù)器名稱后必須指定0x9或其它參數(shù)，否則本設(shè)置無效。默認(rèn)0x9=SpecialInterval+Client

可選的參數(shù)：

0x01 SpecialInterval以SpecialInterval中指定的時(shí)間間隔同步時(shí)間，不使用MaxPollInterval和MinPollInterval中的配置。0x02 UseAsFallbackOnly 僅作為備用時(shí)間源

0x04 SymmatricActive 使用動(dòng)態(tài)輪詢模式0x08 Client 客戶端模式。

4 Windows緩慢校時(shí)

如果滿足一定條件，windows將會(huì)采取緩慢校時(shí)的策略同步時(shí)間，下面是相關(guān)的設(shè)置。

進(jìn)行緩慢校時(shí)，需要滿足兩個(gè)公式。

1）| C u r r e n t T i m e O f f s e t | < MaxAllowedPhaseOffset

CurrentTimeOffset是本機(jī)和時(shí)間源的時(shí)差，單位是時(shí)鐘周期。在windows中，1ms=10000時(shí)鐘周期。MaxAllowedPhaseOffset缺省設(shè)置為300秒。

假設(shè)本機(jī)時(shí)間和時(shí)間源相差3分鐘。

CurrentTimeOffset=3×60×1000×10000 =1800000000

MaxAllowedPhaseOffset=300×1000×10000 =3000000000

滿足| C u r r e n t T i m e O f f s e t | < MaxAllowedPhaseOffset的條件

2）|CurrentTimeOffset| / （PhaseCorrectRa te*UpdateInterval） < SystemClockRate / 2

SystemClockRate是系統(tǒng)的時(shí)鐘周期，可以使用w32tm命令查看本機(jī)的ClockRate，然后算出時(shí)鐘周期。

C：＼>w32tm /query /status /verbose

ClockRate： 0.0155995s

SystemClockRate=0.0155995×1000×10000 =155995

PhaseCorrectRate默認(rèn)為1

UpdateInterval域成員默認(rèn)為30000帶入公式計(jì)算：

1800000000/（1×30000）=60000

155995/2=77998

60000<77998，所以系統(tǒng)會(huì)緩慢校時(shí)。

4.1 下面是對(duì)緩慢校時(shí)過程的跟蹤

數(shù)據(jù)分為三列，第一列是本機(jī)的當(dāng)前時(shí)間，第二列是本機(jī)時(shí)間和時(shí)間源之間的誤差，第三列是第二列中相鄰兩次誤差之間的差值，反應(yīng)了本地時(shí)鐘和時(shí)間源時(shí)鐘之間的走時(shí)誤差。

10：12：13修改了本地時(shí)間，使之和時(shí)間源有了222秒的誤差，可以看到現(xiàn)在并未校時(shí)。

4.2 Windows和linux之間的時(shí)間同步

Windows和linux之間，由于windows使用的windows time服務(wù)采用了SNTP協(xié)議，所以windows可以將linux作為時(shí)間源同步時(shí)間，卻不能向linux系統(tǒng)授時(shí)，如果需要為liunx系統(tǒng)授時(shí)，就要通過第三方軟件，比如ntp-4.2.8p10-win32。

軟件安裝后在“C：＼Program Files （x86）＼ NTP＼etc”路徑下會(huì)有ntp.conf配置文件，配置完成后重啟服務(wù)即可。如果想要查看NTP同步狀態(tài)，需要再安裝ntp-time-server-monitor，之后就可以在軟件中完成查看NTP同步狀態(tài)、調(diào)整配置文件、重啟NTP服務(wù)等工作。

在安裝ntp-4.2.8p10-win32軟件時(shí)，安裝軟件會(huì)在本地用戶中增加“NTP”用戶，并在系統(tǒng)中安裝“Network Time Protocol Daemon”服務(wù)。windows自己的windows time服務(wù)會(huì)被禁用。配置完成后重啟NTP服務(wù)，就可以開始向linux系統(tǒng)授時(shí)了。

參考文獻(xiàn)

[1]劉曙琴，陳珍萍，黃友銳，等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中帶延時(shí)的一致性時(shí)間同步[J].傳感器與微系統(tǒng)，2017（1）：64-66，74.