Linux 探索系统时间对数据库的若干影响

00. 背景

最近工作的时候遇到一些与ntp时间同步相关的问题：

ntp 服务对数据库高可用架构的影响（高可用架构失效）
ntp 与linux系统时区，cpu tick的关系（对时间相关的进程执行有影响）
ntp 或系统时区调整后，对数据库已有数据有哪些影响？

01. 什么是 ntp 服务？

NTP是网络时间同步协议，就是用来同步网络中各个计算机的时间的协议。

通信原理：首先主机启动NTP。客户端会向NTP服务器发送调整时间的message。然后NTP server会送出当前的标准时间给client，client接受来自server的时间后，会根据这个信息来调整自己的时间。这样就实现了网络对时。

具体有两种同步模式

服务器数量比较少的，可以直接与时间服务器同步
本地服务器较多，在本地自建时间同步服务器，进行集群间的时间同步

常规操作方式

使用ntpd来校准时钟（改变时间快慢），而不是调整计算机时钟上的时间（改变具体时间）。
在计算机刚刚启动，但还没有启动很多服务的那个时候可以使用ntpdate同步时间
NTPD 在和时间服务器的同步过程中，会把 BIOS 计时器的振荡频率偏差记录下来。这样即使网络有问题，本机仍然能维持一个相当精确的走时。

时间同步的两个命令

ntpd ：校准时间，一点点的校准过来时间的，最终把时间慢慢的校正对。ntpd服务可以在修正时间的同时，会修正cpu tick，tick 属于硬件时钟，能相对的改变时间走的快慢。ntpd有一个自我保护设置: 如果本机与上源时间相差太大, ntpd不运行。
ntpdate ：不会考虑其他程序是否会有问题，直接同步调整系统时间，有可能会对程序造成影响。
cpu tick：类似于cpu的一个刷新频率。例如：在游戏中，游戏世界的变化是离散的，也就是说计算机以一个固定的频率来刷新事物的变化。这个速率如果太慢，那玩家可以感受到东西都是跳变的；这个速率太快，自然就越流畅，但是会吃CPU。系统时间是与CPU的刷新频率相关联的。

02. ntp 时间同步

直接用 ntpdate 命令与时间服务器进行同步（必须先关闭客户端ntpd服务）

ntpdate -u x.x.x.x

这里的x.x.x.x可以是公网时间服务器IP地址，也可以是自建的ntp服务器地址。

几个公网时间服务器：阿里云时间服务器，授时信号来自GPS、北斗两套卫星信号，并配备原子钟守时。

http://time1.aliyun.com
http://time2.aliyun.com
http://time3.aliyun.com
http://time4.aliyun.com
http://time5.aliyun.com
http://time6.aliyun.com
http://time7.aliyun.com

也可以自建ntp服务器（具体配置略，直接介绍常规使用）

# 安装  
yum install ntp

# 开机自启动
chkconfig ntpd on

# 查看NTP是否正常运行
netstat -tlunp | grep ntp

# 配置防火墙过滤规则
/sbin/iptables -I INPUT -p udp --dport 123 -j ACCEPT

配置/etc/sysconfig/ntpd文件

ntp服务，默认只会同步系统时间。如果想要让ntp同时同步硬件时间，可以设置/etc/sysconfig/ntpd文件，在 /etc/sysconfig/ntpd 文件中，添加 SYNC_HWCLOCK=yes 这样，就可以让硬件时间与系统时间一起同步。

启动 ntpd 服务

service ntpd start

配置NTP客户端（其他更详细略，防火墙策略等等）：

在所有客户端上vim /etc/ntp.conf，添加：

server x.x.x.x

x.x.x.x 为上面配置的ntp服务器地址

注意：当server与client之间的时间误差过大时（可能是1000秒），处于对修改时间可能对系统和应用带来不可预知的问题，NTP将停止时间同步！所以如果发现NTP启动之后时间并不进行同步时，应该考虑到可能是时间差过大引起的，此时需要先手动进行时间同步 ntpdate 。

查看ntp服务器与上层ntp服务器的状态

ntpq -p

remote：本机和上层ntp的ip或主机名，“+”有连线可做候选，“*”正在使用的
refid：更上一层的ntp地址
st：stratum的级别
when：多少秒前曾经同步过时间
poll：下次更新在多少秒后
reach：已经向上层ntp服务器要求更新的次数
delay：网络延迟
offset：时间补偿
jitter：系统时间与bios时间差

# ntpq -p
remote  refid                  			st 	t 	when 	poll 	reach   delay   offset  jitter
==============================================================================================
*		time4.aliyun.co 10.137.38.86    2 	u  	111  	128  	377   	27.480	-5.995	1.852

手动同步一次时间：/usr/sbin/ntpdate 10.137.38.86 （服务端主机IP，这里客户端需要先关闭NTP服务）

启动NTP服务：

service ntpd start

观察时间同步状况：

ntpq -p

观察同步结果 ntpstat 命令

# ntpstat

unsynchronised
polling server every 8 s

同步失败,同步也需要时间嘛，需等待5-10分钟再次查询：

Every 2.0s: ntpstat Tue Jul 11 16:55:57 2017synchronised to NTP server (10.10.11.247) at stratum 12 time correct to within 605 ms polling server every 128 s

时间同步完成，date一下是不是和服务器主机时间一致！！!

03. linux 系统时间

Linux的时间分为 System Clock（系统时间）和Real Time Clock （硬件时间，简称RTC）。

系统时间：指当前Linux Kernel中的时间。
硬件时间：主板上有电池供电的时间。

查看系统时间

date

查看硬件时间

hwclock --show
或
clock --show

硬件时间和系统时间的同步。重新启动系统，硬件时间会读取系统时间同步，如果不重新启动的系统，要用hwclock或clock命令实现同步。

硬件时钟与系统时钟同步：（hc代表硬件时间，sys代表系统时间）
# hwclock --hctosys
或者 
# clock --hctosys

系统时钟和硬件时钟同步：
# hwclock --systohc
或者
# clock --systohc

时区的设置使用 tzselect 命令
在这里插入图片描述

04. 系统时间对数据库有何影响？

数据库时间字段的存储

数据库的 “时间字段” 底层其实都是翻译为时间戳存储在磁盘上的
例如 insert 一条时间数据字段，会以当前数据库的时区翻译为时间戳后存储在磁盘上（如果直接是时间戳则忽略翻译）。
数据库自动生成时间函数（now、system）也会获取当前linux的时间戳，再以当前数据库的时区翻译为时间显示，直接存储对应的linux时间戳。这些函数的显示结果可能与linux时间不一致（linux与数据库时区不同）

数据库时间字段的读取

把磁盘上的时间戳翻译为当前数据库的时区时间，然后发送给客户端显示。
数据库相关时间函数直接读取linux的时间戳

修改系统时间或时区

数据库也有时区相关的参数可以设置，一般在部署的时候就一定确定，后期不改动（会导致时间显示混乱）。
数据库的时区一般与linux的时区保持一致。如果不一致，同一个时间戳，在linux显示和数据库显示的不一样。
数据库系统时间依赖于linux的系统时间，数据库的一些时间函数now、system 读取linux的时间戳，如果时区不一致，linux与数据库同一个时间戳结果显示不同。
修改linux系统时间会对数据库系统时间产生影响，肯定会对now，system产生影响，如果你的业务对时间有唯一性要求，那肯定会报错（如果时间是往未来修改那可以）。
ntp 可以把另一台机器上的时间同步到当前服务器（如果是向未来调整时间那没问题），如果一些进程或业务依赖于时间次序，那向过去调整时间，一定会有报错！！！
ntp 同步时间或修改linux系统时间时区，不会影响已有的数据，只会影响即将存入的数据。

总结：时区修改有风险，时间修改向未来，具体要看有没有依赖于时间次序的业务（例如，向过去修改时间）。