【Linux】时间同步问题与Linux NTP

零.相关知识

1.时间与时区

如果有人问你说现在几点? *你看了看表回答他说晚上8点了。这样回答看上去没有什么问题，但是如果问你的这个人在欧洲的话那么你的回答就会让他很疑惑，因为他那里还太阳当空呢。
*这里就有产生了一个如何定义时间的问题。为在地球环绕太阳旋转的24个小时中，世界各地日出日落的时间是不一样的.所以我们才有划分时区(timezone) 的必要，也就是把全球划分成24个不同的时区。所以我们可以把时间的定义理解为一个时间的值加上所在地的时区(注意这个所在地可以精确到城市)。

那么假如现在中国当地的时间是晚上8点的话。我们可以有下面两种表示方式：

  • 20:00 CST
  • 12:00 UTC

这里的 CST 是Chinese Standard Time，即北京时间。UTC 是Coordinated Universal Time，即协调世界时。

因为中国处在UTC+8时区，依次类推那么也就是12:00 UTC了。

2.硬件时间时钟 与 系统时钟

在我们的计算机上，存在两个时钟：硬件时间时钟(RTC)，和系统时钟(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内核计算时间的时钟. 它从1970年1月1日00:00:00 UTC时间到目前为止秒数总和的。

在Linux下，系统时间在开机的时候会和硬件时间同步(synchronization)。然而在这次同步之后，这两个时钟也就各自独立运行了（硬件时间依靠BIOS电池来维持，而系统时间依靠CPU tick来维持）。

查看系统时间：

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date

修改系统时间：

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date -set  "2017-05-01 00:01"

查看当前硬件时钟对应的时间：

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hwclock --show


我们可以看到，硬件时间和系统时间是会存在一定误差的，因此我们可以把他们同步。

将硬件时间设置成当前系统时间：

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hwclock --hctosys

将当前系统时间设置成硬件时间：

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hwclock --systohc

但是，问题在于【如果这两个时间都不准】怎么办呢？这时候就要在互联网上找一个可以提供准确时间的服务器，并通过一种协议将我们的系统时间，与服务器的时间进行同步，这就是NTP同步，这个协议就是NTP（Network Time Protocol）。

二.NTP Server搭建

我们的计算机运行一定时间后就会产生时间误差，真正能够精确地测算时间的还是原子钟。但是，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 NTP Server。

NTP Server是用于给其他计算机进行时间同步的服务器。

在服务器集群中，通常会搭建一台NTP Server，以向集群中的其他服务器提供时间同步服务。

事实上，这台NTP Server也会向权威NTP Server进行时间同步，通常会选择距离集群中这台NTP Server最近的权威NTP Server来进行同步。

权威ntp服务器列表：http://www.pool.ntp.org

下面我们来搭建集群中的这台NTP Server：

1.查看NTP是否已经安装

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rpm -qa | grep ntp

出现ntp-...，说明已经安装了，我的本机已经安装了。如果没有安装，可用如下方式：

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yum -y install ntp

2.ntpd 配置

（1）修改 ntpd 配置

我们在NTP的官方网站（http://www.pool.ntp.org）上找到距离我们服务器最近的权威 NTP Server。

以中国为例：

  • 0.cn.pool.ntp.org
  • 1.cn.pool.ntp.org
  • 2.cn.pool.ntp.org
  • 3.cn.pool.ntp.org

我们在配置文件中修改依赖的权威 NTP Server：

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vi /etc/ntp.conf
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# server用来设置依赖的权威 NTP Server
server 0.cn.pool.ntp.org iburst
server 1.cn.pool.ntp.org iburst
server 2.cn.pool.ntp.org iburst
server 3.cn.pool.ntp.org iburst

# restrict用来设置哪些主机（客户端）可以访问NTP Server
# 格式：restrict [address] mask [netmask_ip] [parameter]
#　　paramter的选项有：
#　　　ignore　：关闭所有的 NTP 联机服务
#　　　nomodify：表示 Client 端不能更改 Server 端的时间参数，不过，Client 端仍然可以透过 Server 端来进行网络校时。
#　　　notrust：该 Client 除非通过认证，否则该 Client 来源将被视为不信任网域
#　　　noquery：不提供 Client 端的时间查询
#　　　notrap：不提供trap这个远程事件登入
#　　如果paramter完全没有设定，那就表示该 IP (或网域)“没有任何限制”

# 允许上层时间服务器主动修改本机时间
restrict 0.cn.pool.ntp.org nomodify notrap noquery
restrict 1.cn.pool.ntp.org nomodify notrap noquery
restrict 2.cn.pool.ntp.org nomodify notrap noquery

# 允许本机查询
restrict 127.0.0.1

# 在192.168.0.1/24网段内的服务器就可以通过这台NTP Server进行时间同步了
restrict 192.168.0.1 mask 255.255.255.0 nomodify

修改完成后先手动同步一次时间：

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ntpdate 0.cn.pool.ntp.org

启动ntpd服务：

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systemctl start ntpd

确认该NTP Server是否已经向权威NTP Server同步时间：

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ntpstat

如果是这样，说明已经成功向权威NTP Server同步了，且每1分钟触发一次同步：

（2）设置 ntpd

将 ntpd 设置为开机启动：

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systemctl enable ntpd

重启后，检查ntpd是否会自动开机启动：

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systemctl status ntpd

从下面的图中，看到ntpd已经被设置成自动开机启动了，但是事实上，在开机后，启动并未成功。

引起这个问题常见的原因有可能是系统上安装了一个与 ntpd 相冲突的工具：chrony。

检查 chronyd 是否被设置为开机自动启动：

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systemctl status chronyd

下图可以看到，chronyd 确实被设置为开机自动启动了：

禁止 chronyd 开机启动：

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systemctl disable chronyd

三.NTP client设置

类似地，首先查看NTP是否已经安装：

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rpm -qa | grep ntp

如果没有安装，用如下方式：

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yum -y install ntp

在客户端 NTP的配置文件中，加上我的这台NTP Server：

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vi /etc/ntp.conf

增加下面几条设置：

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# 允许我们的NTP Server 做为本地的时间服务器
server 10.138.11.122 iburst

# 允许上层时间服务器主动修改本机时间
restrict 10.138.11.122 nomodify notrap noquery

如果客户端与NTP Server的时间差异太大，可能会出现客户端同步失败的情况。因此，先在客户端手动同步一把。

手动同步时间：

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ntpdate 服务器IP

注意，每次重启NTP Server之后大约要3－5分钟，客户端主机才能与 Server 建立正常的通讯连接。

四.验证NTP Server的服务

NTP Server上查看端口是否存在：

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netstat -tulnp | grep ntp

NTP Server上查看现有连接客户端：

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watch ntpq -p

client 上查看同步的结果：

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ntpstat
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synchronised to local net at stratum 11
 time correct to within 12 ms
 polling server every 512 s

参考

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