Time Setting and Synchronization (NTP) for Linux
Summary:
GMT/UTC/CST;
/etc/localtime,/usr/share/zoneinfo/*time zone file, /etc/profile plus TZ variable;
Hardware time RTC, system time; date, hwclock, tzselect;
ntp relay server;rpm –ivh ntp-*;ntpdate 0.uk.pool.ntp.org ;ntpq –p,watch ntpq –p;
/etc/ntp.conf;/etc/init.d/ntpd start;chkconfig --level 35 ntpd on;service ntpd status;
Setting up an NTP server is not difficult but NTP itself is a complex protocol.
1. Time and time zone
If someone asks you what time is it now? You look at your watch and answer that it is 8:00 pm. This answer does not seem to be a problem, but if the person who asks you is in Europe, then your answer is It will make him very puzzled, because he is still in the sky with the sun.
Here is a question of how to define time . Because in the 24 hours that the earth rotates around the sun, the times of sunrise and sunset are different around the world. .So we have the need to divide the time zone (timezone), that is to divide the world into 24 different time zones . So we can understand the definition of time as a time value plus the time zone of the location (note that this location can be accurate to
We have all learned Greenwich Mean Time (GMT) in the geography class, which is also the 0 time zone time . But what we often see in the computer is UTC. It is the abbreviation of Coordinated Universal Time . Although it can be considered that UTC and GMT The values are equal (the error is quite small), but UTC has been recognized as an international standard, so we should all abide by the standard and only use UTC
. If the current local time in China is 8 o'clock in the evening, we can have the following two representations
20:00 CST
12:00 UTC
The CST here is Chinese Standard Time, which is what we usually call Beijing time. Because China is in the UTC+8 time zone , and so on, it is 12:00 UTC.
Why do we say What about these?
First, no matter what channel we want to synchronize the time of the system, usually the provider will only give the time value of UTC+0 and not provide the time zone (because it does not know where you are). So when we set the system time At times, setting the time zone is the first thing to do.
Second, many countries have daylight saving time (I remember that China also implemented it once when I was a child), that is, on a certain day of the year, the clock is moved forward by one hour (such as from UTC+ 8 becomes UTC+9 at once), then in the same way, dial back slowly. If we set the correct time zone, the system will automatically adjust the time for us when we need to change the time.
Now let's see how Setting the time zone under Linux, that is, time zone
2. How to set the Linux Time Zone Under Linux, glibc provides many timezone files
that have been compiled in advance , and they are placed in the directory /usr/share/zoneinfo, which basically covers most countries and cities.
# ls -F /usr/share/zoneinfo/
Africa/ Chile/ Factory Iceland Mexico/ posix/ Universal
America/ CST6CDT GB Indian/ Mideast/ posixrules US/
Antarctica/ Cuba GB-Eire Iran MST PRC UTC
Arctic/ EET GMT iso3166.tab MST7MDT PST8PDT WET
Asia/ Egypt GMT0 Israel Navajo right/ W-SU
Atlantic/ Eire GMT-0 Jamaica NZ ROC zone.tab
Australia/ EST GMT+0 Japan NZ-CHAT ROK Zulu
Brazil/ EST5EDT Greenwich Kwajalein Pacific/ Singapore
Canada/ Etc/ Hongkong Libya Poland Turkey
CET Europe/ HST MET Portugal UCT
在这里面我们就可以找到自己所在城市的time zone文件. 那么如果我们想查看对于每个time zone当前的时间我们可以用zdump命令
# zdump Hongkong
Hongkong Fri Jul 6 06:13:57 2007 HKT
那么我们又怎么来告诉系统我们所在time zone是哪个呢? 方法有很多,这里举出两种
第一个就是修改/etc/localtime这个文件,这个文件定义了我么所在的local time zone.
我们可以在/usr/share/zoneinfo下找到我们的time zone文件然后拷贝去到/etc/localtimezone(或者做个symbolic link)
假设我们现在的time zone是BST(也就是英国的夏令时间,UTC+1)
# date
Thu Jul 5 23:33:40 BST 2007我们想把time zone换成上海所在的时区就可以这么做
# cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
# date
Fri Jul 6 06:35:52 CST 2007这样时区就改过来了(注意时间也做了相应的调整)
第二种方法也就设置TZ环境变量的值. 许多程序和命令都会用到这个变量的值. TZ的值可以有多种格式,最简单的设置方法就是使用tzselect命令
# tzselect
...
You can make this change permanent for yourself by appending the line
TZ='Asia/Hong_Kong'; (permission denied?) export TZ
to the file '.profile' in your home directory; then log out and log in again.
TZ变量的值会override /etc/localtime. 也就是说当TZ变量没有定义的时候系统才使用/etc/localtime来确定time zone. 所以你想永久修改time zone的话那么可以把TZ变量的设置写入/etc/profile里
3. Real Time Clock(RTC) and System Clock
说道设置时间这里还要明确另外一个概念就是在一台计算机上我们有两个时钟:一个称之为硬件时间时钟(RTC),还有一个称之为系统时钟(System Clock)
硬件时钟是指嵌在主板上的特殊的电路, 它的存在就是平时我们关机之后还可以计算时间的原因
系统时钟就是操作系统的kernel所用来计算时间的时钟. 它从1970年1月1日00:00:00 UTC时间到目前为止秒数总和的值 在Linux下系统时间在开机的时候会和硬件时间同步(synchronization),之后也就各自独立运行了
那么既然两个时钟独自运行,那么时间久了必然就会产生误差了,下面我们来看一个例子
# date
Fri Jul 6 00:27:13 BST 2007
[root@rhe5 /]# hwclock --help
hwclock - query and set the hardware clock (RTC)
Usage: hwclock [function] [options...]
Functions:
--help show this help
--show read hardware clock and print result
--set set the rtc to the time given with --date
--hctosys set the system time from the hardware clock
--systohc set the hardware clock to the current system time
--adjust adjust the rtc to account for systematic drift since
the clock was last set or adjusted
--getepoch print out the kernel's hardware clock epoch value
--setepoch set the kernel's hardware clock epoch value to the
value given with --epoch
--version print out the version of hwclock to stdout
Options:
--utc the hardware clock is kept in coordinated universal time
--localtime the hardware clock is kept in local time
--directisa access the ISA bus directly instead of /dev/rtc
--badyear ignore rtc's year because the bios is broken
--date specifies the time to which to set the hardware clock
--epoch=year specifies the year which is the beginning of the
hardware clock's epoch value
--noadjfile do not access /etc/adjtime. Requires the use of
either --utc or --localtime
# hwclock --show
Fri 06 Jul 2007 12:27:17 AM BST -0.968931 seconds通过hwclock --show命令我们可以查看机器上的硬件时间(always in local time zone), 我们可以看到它和系统时间还是有一定的误差的, 那么我们就需要把他们同步
# hwclock –hctosys 把硬件时间设置成系统时间
# hwclock –systohc 把系统时间设置成硬件时间
# hwclock --set --date="mm/dd/yy hh:mm:ss" 设置硬件时间我们可以开机的时候在BIOS里设定.也可以用hwclock命令
# date -s "dd/mm/yyyy hh:mm:ss" 修改系统时间用date命令就最简单了
现在我们知道了如何设置系统和硬件的时间. 但问题是如果这两个时间都不准确了怎么办? 那么我们就需要在互联网上找到一个可以提供我们准确时间的服务器然后通过一种协议来同步我们的系统时间,那么这个协议就是NTP了. 接下去我们所要说的同步就都是指系统时间和网络服务器之间的同步了
4. 设置NTP Server前的准备
其实这个标题应该改为设置"NTP Relay Server"前的准备更加合适. 因为不论我们的计算机配置多好运行时间久了都会产生误差,所以不足以给互联网上的其他服务器做NTP Server. 真正能够精确地测算时间的还是原子钟. 但由于原子钟十分的昂贵,只有少部分组织拥有, 他们连接到计算机之后就成了一台真正的NTP Server. 而我们所要做的就是连接到这些服务器上同步我们系统的时间,然后把我们自己的服务器做成NTP Relay Server再给互联网或者是局域网内的用户提供同步服务.
1). 架设一个NTP Relay Server其实非常简单,我们先把需要的RPM包装上
# rpm -ivh ntp-4.2.2p1-5.el5.rpm
2).找到在互联网上给我们提供同步服务的NTP Server ,http://www.pool.ntp.org是NTP的官方网站,在这上面我们可以找到离我们城市最近的NTP Server. NTP建议我们为了保障时间的准确性,最少找两个个NTP Server
那么比如在英国的话就可以选择下面两个服务器
0.uk.pool.ntp.org
1.uk.pool.ntp.org
它的一般格式都是number.country.pool.ntp.org
中国的ntp服务器地址:
server 133.100.11.8 prefer
server 210.72.145.44
server 203.117.180.36
server 131.107.1.10
server time.asia.apple.com
server 64.236.96.53
server 130.149.17.21
server 66.92.68.246
server www.freebsd.org
server 18.145.0.30
server clock.via.net
server 137.92.140.80
server 133.100.9.2
server 128.118.46.3
server ntp.nasa.gov
server 129.7.1.66
server ntp-sop.inria.fr
server (国家授时中心服务器IP地址)
3).在打开NTP服务器之前先和这些服务器做一个同步,使得我们机器的时间尽量接近标准时间. 这里我们可以用ntpdate命令
# ntpdate 0.uk.pool.ntp.org
6 Jul 01:21:49 ntpdate[4528]: step time server 213.222.193.35 offset -38908.575181 sec
# ntpdate 0.pool.ntp.org
6 Jul 01:21:56 ntpdate[4530]: adjust time server 213.222.193.35 offset -0.000065 sec
假如你的时间差的很离谱的话第一次会看到调整的幅度比较大,所以保险起见可以运行两次. 那么为什么在打开NTP服务之前先要手动运行同步呢?
1. 因为根据NTP的设置,如果你的系统时间比正确时间要快的话那么NTP是不会帮你调整的,所以要么你把时间设置回去,要么先做一个手动同步
2. 当你的时间设置和NTP服务器的时间相差很大的时候,NTP会花上较长一段时间进行调整.所以手动同步可以减少这段时间
5. 配置和运行NTP Server
现在我们就来创建NTP的配置文件了, 它就是/etc/ntp.conf. 我们只需要加入上面的NTP Server和一个driftfile就可以了
# vi /etc/ntp.conf
server 0.uk.pool.ntp.org
server 1.uk.pool.ntp.org
driftfile /var/lib/ntp/ntp.drift
非常的简单. 接下来我们就启动NTP Server,并且设置其在开机后自动运行
# /etc/init.d/ntpd start
# chkconfig --level 35 ntpd on
6. 查看NTP服务的运行状况
现在我们已经启动了NTP的服务,但是我们的系统时间到底和服务器同步了没有呢? 为此NTP提供了一个很好的查看工具: ntpq (NTP query)
我建议大家在打开NTP服务器后就可以运行ntpq命令来监测服务器的运行.这里我们可以使用watch命令来查看一段时间内服务器各项数值的变化
# watch ntpq -p
Every 2.0s: ntpq -p Sat Jul 7 00:41:45 2007
remote refid st t when poll reach delay offset jitter
==============================================================================
+193.60.199.75 193.62.22.98 2 u 52 64 377 8.578 10.203 289.032
*mozart.musicbox 192.5.41.41 2 u 54 64 377 19.301 -60.218 292.411
现在我就来解释一下其中的含义
remote: 它指的就是本地机器所连接的远程NTP服务器
refid: 它指的是给远程服务器(e.g. 193.60.199.75)提供时间同步的服务器
st: 远程服务器的级别. 由于NTP是层型结构,有顶端的服务器,多层的Relay Server再到客户端. 所以服务器从高到低级别可以设定为1-16. 为了减缓负荷和网络堵塞,原则上应该避免直接连接到级别为1的服务器的.
t: 这个.....我也不知道啥意思^_^
when: 我个人把它理解为一个计时器用来告诉我们还有多久本地机器就需要和远程服务器进行一次时间同步
poll: 本地机和远程服务器多少时间进行一次同步(单位为秒). 在一开始运行NTP的时候这个poll值会比较小,那样和服务器同步的频率也就增加了,可以尽快调整到正确的时间范围.之后poll值会逐渐增大,同步的频率也就会相应减小
reach: 这是一个八进制值,用来测试能否和服务器连接.每成功连接一次它的值就会增加
delay: 从本地机发送同步要求到服务器的round trip time
offset: 这是个最关键的值, 它告诉了我们本地机和服务器之间的时间差别. offset越接近于0,我们就和服务器的时间越接近
jitter: 这是一个用来做统计的值. 它统计了在特定个连续的连接数里offset的分布情况. 简单地说这个数值的绝对值越小我们和服务器的时间就越精确
那么大家细心的话就会发现两个问题: 第一我们连接的是0.uk.pool.ntp.org为什么和remote server不一样? 第二那个最前面的+和*都是什么意思呢?
第一个问题不难理解,因为NTP提供给我们的是一个cluster server所以每次连接的得到的服务器都有可能是不一样.同样这也告诉我们了在指定NTP Server的时候应该使用hostname而不是IP
第二个问题和第一个相关,既然有这么多的服务器就是为了在发生问题的时候其他的服务器还可以正常地给我们提供服务.那么如何知道这些服务器的状态呢? 这就是第一个记号会告诉我们的信息
*
它告诉我们远端的服务器已经被确认为我们的主NTP Server,我们系统的时间将由这台机器所提供
+
它将作为辅助的NTP Server和带有*号的服务器一起为我们提供同步服务. 当*号服务器不可用时它就可以接管
-
远程服务器被clustering algorithm认为是不合格的NTP Server
x
远程服务器不可用
了解这些之后我们就可以实时监测我们系统的时间同步状况了
7. NTP安全设置
运行一个NTP Server不需要占用很多的系统资源,所以也不用专门配置独立的服务器,就可以给许多client提供时间同步服务, 但是一些基本的安全设置还是很有必要的
那么这里一个很简单的思路就是第一我们只允许局域网内一部分的用户连接到我们的服务器. 第二个就是这些client不能修改我们服务器上的时间
在/etc/ntp.conf文件中我们可以用restrict关键字来配置上面的要求
首先我们对于默认的client拒绝所有的操作
restrict default kod nomodify notrap nopeer noquery
然后允许本机地址一切的操作
restrict 127.0.0.1
最后我们允许局域网内所有client连接到这台服务器同步时间.但是拒绝让他们修改服务器上的时间
restrict 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 nomodify
把这三条加入到/etc/ntp.conf中就完成了我们的简单配置. NTP还可以用key来做authenticaiton,这里就不详细介绍了
8. NTP client的设置
做到这里我们已经有了一台自己的Relay Server.如果我们想让局域网内的其他client都进行时间同步的话那么我们就都应该照样再搭建一台Relay Server,然后把所有的client都指向这两台服务器(注意不要把所有的client都指向Internet上的服务器). 只要在client的ntp.conf加上这你自己的服务器就可以了
代码:
server ntp1.leonard.com
server ntp2.leonard.com
9. 一些补充和拾遗
1. 配置文件中的driftfile是什么?
我们每一个system clock的频率都有小小的误差,这个就是为什么机器运行一段时间后会不精确. NTP会自动来监测我们时钟的误差值并予以调整.但问题是这是一个冗长的过程,所以它会把记录下来的误差先写入driftfile.这样即使你重新开机以后之前的计算结果也就不会丢失了
2. 如何同步硬件时钟?
NTP一般只会同步system clock. 但是如果我们也要同步RTC的话那么只需要把下面的选项打开就可以了
可以通过ps –ef |grep ntp或者使用pgrep –lf ntp查看一下你的ntp服务是否启动了。然后可以通过snoop命令进行ntp的检测。
Snoop |grep –i ntp进行检测。
在建立好ntp服务以后，可以用2个工具命令对ntp服务进行管理。
一个是ntpq是一个交互式应用命令，在它的下面有很多的子命令可以供大家使用.使用peers可以查看同步进程。如果还需要其他的命令可以输入help 进行查看。还有一个工具命令是ntpdate这个命令一般用于ntp的客户端使用。可以在/var/adm/messages中看到ntp的同步信息的情况。如果需要更加详细的ntpq和ntpdate的信息可以使用man帮助进行查询。