Linux下的NTP

一、电脑时间的误差
众 所周知，电脑主机的时间是根据电脑晶振以固定频率振荡，从而产生的。由于晶振的不同，会导致电脑时间与UTC时间 (全球标准时间：全球标准时间指的是由世界时间标准设定的时间。原先也被称为格林威治标准时间或者 GMT) 总会存在差异。所以，为了避免电脑时间长期积累下导致的时间偏差越来越大，就必须定期进行对电脑时间进行设置调整。用户可以通过手表、时钟或者是电视时间 来进行时间校准，对于电脑用户来说，最方便的是通过Internet上的时间服务器校准电脑时间，我们称之为时间同步。

二、时间同步的必要
一般来说，时间同步应用最广泛的是在Internet上的计算机。计算机时钟用于记录事件的时间信息，如E-mail信息、文件创建和访问时间、数据库处理时间等日志。时钟还被用于控制备份的操作、为设计自动构造编译器检查文件是否变动过以及其他应用。如果计算机时钟不精确，那么这些应用中很多将无法正常工作。特别是一些对时间非常敏感的如金融业界服务器、EDI(电子数据交换)、大型分布式商业数据库、航天航空控制计算机等等应用中，更对时间需要精确到秒。交通运输业的时间显示系统，如地铁时刻表显示系统、机场时刻表显示系统，如果偏差较大，还会影响旅客的旅行。
这 里笔者举个例子，在某一地区的电信网络中有各种功能的子网系统，如程控电话网、IN智能网，PHS无线市话网、数据通信网、160/168声讯系统、多媒 体通信网以及其他支撑网络和管理网络这些网络中承载的计费、维护、管理等功能，对时间精确的需求较高，它要求在网络之间传递的信息能够在时间上保持高度一 致，从而达到各种信息的统一。而通过人工定期或不定期地对设备内部时间进行修正时，引入的人为误差和时间延迟以及设备内部时间源的质量差异所造成的时间偏 差，会导致网络中各设备的时间不一致。因此，时间同步的应用显得格外重要。

三、什么是NTP
为了实现时间同步，我们就需要用户NTP(Network Time Protocol)这个协议。如图1所示。简单地说，NTP是用来使系统和一个精确的时间源保持时间同步的协议。笔者建议管理员最好在自己管理的网络中建立至少一台时间服务器来同步本地时间。
如 果在一个公司的局域网中，如果让每个员工通过手动的方式每隔一段时间去校准时间，不但不利于管理，而且校准目标时间源也不一定准确。公司局域网络中不同计 算机的时间偏差尤其是客户机/服务器之间的时间偏差，就会对一些要求时间同步的服务产生影响。比如，为了管理方便，服务器设置了一到下班时间便 账号过期，用户无法访问Internet网络。而如果你的电脑时间与服务器的时间不同步，当你为你下班时间未到，正准备发送邮件时，或许在服务器的时间 上，你的账号便过期了，从而导到无法发送邮件。解决这种问题的方法很简单，就是建立一个能提供精确时间的服务器，局域网内的所有电脑统一通过这台时间服务 器进行时间同步、校准。

四、NTP服务器安装
现在，我们就来介绍一下，如何在Linux系统下，建立一个NTP服务器吧。在本文中，我们采用的是Fedora 2操作系统作为例子 (其它版本Linux也可以，系统的配置类似)。

使用 RPM 安装

首先输入如下指令
rpm -q ntp
查询本机是否安装了NTP软件包。如果没有安装的话，找到您的 Linux 的安装光盘，mount 上后，查找以NTP开头的软件包名，然后安装上去，就可以了！
rpm –ivh ntp-4.1.2-5.i386.rpm

如图二所示，NTP软件包已经安装完毕，您已经可以使用NTP的客户端功能通过时间服务器 进行网络校时了！不过，在开始之前NTP的服务还需要进行一些配置。

使用源码安装
如果您想使用最新版的NTP软件包，就需要使用源码来安装了，请先到 NTP 的官方网站下载最新的 NTP 套件：http://ntp.isc.org/bin/view/Main/SoftwareDownloads，这里笔者以 ntp-4.2.0.tar.gz 这个版本为例：
1．解压软件包，并切换到解压目录　
tar -zxvf ntp-4.2.0.tar.gz –C /usr/local/src
cd /usr/local/src/ntp-4.2.0

2. 开始设定参数、编译与安装：
./configure --prefix=/usr/local/ntp --enable-all-clocks --enable-parse-clocks
make clean ; make
make check
make install
安装完成了，您的NTP就可以使用了。

五、NTP服务的设置
1．NTP软件包的结构
NTP服务的配置文件：
/etc/ntp.conf ：这个是 NTP 服务的主要配置文件，不同的Linux版本文件所在的目录可能会不同！
与NTP服务有关的Linux 系统文件及目录：

/usr/share/zoneinfo：这是个目录，在这个目录下是规定了各主要时区的时间设定文件，例如中国大陆地区的时区设置文件是 /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai 。

/etc/sysconfig/clock：这个文件是Linux 的主要时区设定文件。每次启动后，Linux 会自动读取这个文件来设定系统预设要显示的时间！比如这个文件内容为“ZONE=Asia/Shanghai”，这表示我们的时间设定使用 /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai 这个文件！

/etc/localtime：这个文件是本地系 统的时间设定文件！ 假设clock 文件里面规定了使用的时间设定文件为 /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai， Linux 系统就会将 Shanghai那个文件复制一份为 /etc/localtime ，所以系统的时间显示就会以 Shanghai 那个时间设定文件为准。假设这台主机到了美国纽约，您只要将 /etc/sysconfig/clock 里面的ZONE 设定成为ZONE="America/New_York" 并且将/usr/share/zoneinfo/America/New_York复制成为 /etc/localtime ，其它什么设置都不需要改动，系统的显示时间就是美国纽约当地的时间了！

与 NTP 及系统时间有关的执行文件：

/bin/date： Linux 系统上面的日期与时间修改及输出命令。
/sbin/hwclock：因为主机的 BIOS 时间与 Linux 系统时间是分开的，所以使用 date 这个指令调整了时间之后，只是调整了linux的系统时间，还需要使用 hwclock 才能将修改过后的时间写入 BIOS。这个命令必须root用户才能执行

/usr/sbin/ntpd：NTP服务的守护进程文件，需要启动它才能提供NTP服务。
/usr/sbin/ntpdate：NTP客户端用来连接NTP服务器命令文件。

2．NTP服务端的设置
编辑 /etc/ntp.conf 文件
关于权限设定部分
权限的设定主要以 restrict 这个参数来设定，主要的语法为：
restrict IP地址 mask 子网掩码 参数
其中 IP 可以是IP地址，也可以是 default ，default 就是指所有的IP
参数有以下几个：
ignore　：关闭所有的 NTP 联机服务
nomodify：客户端不能更改服务端的时间参数，但是客户端可以通过服务端进行网络校时。
notrust ：客户端除非通过认证，否则该客户端来源将被视为不信任子网
noquery ：不提供客户端的时间查询
注意：如果参数没有设定，那就表示该 IP (或子网)没有任何限制！

上级时间服务器的设定
由于我们配置的NTP 服务器需要网络上面时间比较准确的NTP服务器来更新自己的时间，所以在我们的 NTP 服务器上面要配置一部上级时间服务器来进行校准！在 Internet 上面提供了许多时间服务器，从下面地址找一个离你最近的
http://www.eecis.udel.edu/~mills/ntp/clock1a.html
用server这个参数设定上级时间服务器，语法为：
server IP地址或域名 [prefer]
IP地址或域名就是我们指定的上级时间服务器，如果 Server 参数最后加上 prefer，表示我们的 NTP 服务器主要以该部主机时间进行校准。

解决NTP服务器校准时间时的传送延迟
使用driftfile参数设置:
driftfile 文件名
在与上级时间服务器联系时所花费的时间，记录在driftfile参数后面的文件内。
注意: driftfile 后面接的文件需要使用完整的路径文件名，不能是链接文件，并且文件的权限需要设定成 ntpd守护进程可以写入。

ntp.conf文件举例：
设置要求：不对 Internet 提供服务，仅对内部子网 192.168.0.0/24 提供服务，NTP 服务器的上级时间主机为：clock.nc.fukuoka-u.ac.jp和ntp.nasa.gov，内部子网的客户端不能修改NTP服务器的时间参数。
在ntp.conf中增加以下内容：
restrict default ignore　# 关闭所有的 NTP 要求封包

restrict 127.0.0.1　　 # 开启内部递归网络接口 lo
restrict 192.168.0.0 mask 255.255.255.0 nomodify #在内部子网里面的客户端可以 进行网络校时，但不能修改NTP服务器的时间参数。
server 133.100.9.2 prefer #用133.100.9.2做上级时间服务器
server 198.123.30.132 #198.123.30.132作为上级时间服务器参考
restrict 133.100.9.2 #开放server 访问我们ntp服务的权限
restrict 198.123.30.132
driftfile /var/lib/ntp/drift
保存退出后。启动NTP服务
service ntpd start
如果想每次系统启动，NTP服务自动启动,请输入下面命令： chkconfig -level 35 ntpd on 注意：
1.NTP服务的端口是123,使用的是udp协议，所以NTP服务器的防火墙必须对外开放udp 123这个端口。
2.Ntpd启动的时候通常需要一段时间进行时间同步，所以在ntpd刚刚启动的时候还不能正常提供时钟服务，最长大概有5分钟吧，如果超过了这个时间请检查一下您的配置文件。

六、NTP客户端的使用
Linux系统
在Linux 上面进行网络校时非常简单，执行 ntpdate 即可：
ntpdate 192.168.0.1 #192.168.0.1是NTP服务器的IP
不要忘了使用hwclock命令，把时间写入bios
hwclock -w
如果想定时进行时间校准，可以使用crond服务来定时执行。
编辑 /etc/crontab 文件
加入下面一行：
30 8 * * * root /usr/sbin/ntpdate 192.168.0.1; /sbin/hwclock -w #192.168.0.1是NTP服务器的IP地址
然后重启crond服务
service crond restart
这样，每天 8:30 Linux 系统就会自动的进行网络时间校准。

Windows 系统
在 Windows XP上面使用NTP进行时间校准也很简单：
双击桌面任务栏上的时间，弹出“日期和时间”属性窗口，如图所示：
选择Internet时间，在服务器中填入你的NTP服务器的IP地址或者域名，然后点击立即更新，您的系统时间就会立即更新。如果想定时更新，把左上角的自动与Internet时间服务器同步选中，然后点击右下角的应用即可。
yy-2-3.tif

如 果不是Windows XP系统，但是NTP服务器同时也是samba服务器的话，则对Windows来说，不需要安装任何时间同步软件，因为Windows客户端可以用net time\\时间服务器IP或服务器netbios名/set/yes来同步。可以把该命令放在开始菜单的启动项中，启动windows时自动同步。

由于net time命令是利用Netbios over TCP/IP协议来同步时间，所以NTP服务器不同时是samba 服务器的话，就需要Windows客户端安装时间同步软件。这方面的软件很多，使用也很简单，读者可以上网查找一下。

七，NTPQ

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

代码:
# 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

八，时区配置文件

CentOS的时区配置文件是：/etc/sysconfig/clock 。 这个配置文件里面支持UTC，ARC，SRM，ZONE这几个配置选项，关于这几个配置选项详解如下：

UTC - 指定BIOS中保存的时间是否是GMT/UTC时间，true表示BIOS里面保存的时间是UTC时间，false表示BIOS里面保存的时间是本地时间。
ZONE - 指定时区，ZONE的值是一个文件的相对路径名，这个文件是相对 /usr/share/zoneinfo 目录下的一个时区文件。比如ZONE的值可以是：“Asia/Shanghai", "US/Pacific", "UTC" 等
ARC - 这个选项一般配置false，在一些特殊硬件（Alpha）下才配置该选项为true。
SRM - 同ARC，该选项一般配置false，在一下特殊硬件下才配置该选项为false。
这个配置文件里面的参数和 hwclock 命令关系很大，系统在启动的时候读取 /etc/sysconfig/clock 文件的内容，根据这些内容调用 hwclock 命令。

Linux下的NTP,古老的榕树,5-wow.com