汪 華,李 波,楊遠恒

(貴州省氣象信息中心,貴州 貴陽 550002)

在網(wǎng)絡中搭建基于NTP服務的時間同步系統(tǒng)

汪 華,李 波,楊遠恒

(貴州省氣象信息中心,貴州 貴陽 550002)

隨著氣象探測系統(tǒng)和氣象通信系統(tǒng)現(xiàn)代化建設的飛速發(fā)展,氣象信息的收集也從小時級逐步加密到分鐘級,氣象信息的時間關聯(lián)性決定了不同地區(qū)不同系統(tǒng)之間必須具有精確的時間。文章主要討論在局域網(wǎng)中搭建 NTP服務器,并且在不同操作系統(tǒng)中應用時鐘同步,滿足全網(wǎng)統(tǒng)一進行時間校準的需求。

網(wǎng)絡授時;NTP服務器;校時

1 引言

精密的時間是科學研究、科學實驗和工程技術(shù)等方面的基本物理參量,是動力學系統(tǒng)和時序過程測量和定量研究必不可少的時基坐標。氣象業(yè)務對時間精確度一直有較高的要求,從傳統(tǒng)的基本要素觀測到現(xiàn)代多手段、多圈層的綜合觀測,其結(jié)果數(shù)據(jù)都需要建立在具有精確時間概念的基礎上。21世紀以來,隨著氣象探測系統(tǒng)和氣象通信系統(tǒng)現(xiàn)代化建設的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡系統(tǒng)提供了不同領域不同地域間的信息共享與數(shù)據(jù)交換,其中對統(tǒng)一時間的要求也越來越迫切。近幾年氣象數(shù)據(jù)的收集已經(jīng)從小時級逐步加密到分鐘級,在如此密集的氣象數(shù)據(jù)收集過程中,時間同步至關重要,信息的獲取如果來自于不同時間基準的信息源系統(tǒng),就很難實現(xiàn)氣象信息系統(tǒng)的準確與實時。因此,在網(wǎng)絡中建立時鐘同步服務器,并且建立相應的網(wǎng)絡授時機制,獲得較為精確的全網(wǎng)統(tǒng)一時間,已經(jīng)成為網(wǎng)絡應用中需要解決的關鍵問題之一。

2 NTP服務器的安裝和相關命令介紹

2.1 NTP簡介和氣象網(wǎng)絡中的NTP服務器的實現(xiàn)

網(wǎng)絡時間協(xié)議 (Network Time Procotol:NTP)從1982年最初提出到現(xiàn)在已發(fā)展了 20多年,對于實際應用,可以使用NTP協(xié)議的子集簡單網(wǎng)絡時間協(xié)議(Simple NTP:SNTP)保障秒級精度。針對氣象業(yè)務具有較高實時性、部分業(yè)務運行有嚴格的時間時刻的要求,保證全系統(tǒng)有高精度的統(tǒng)一時間和頻率源是全系統(tǒng)能協(xié)調(diào)一致工作的前提,但目前大多數(shù)計算機時鐘的守時能力有限,24h誤差在幾秒之內(nèi),甚至更多,無法保證業(yè)務運行時間的準確性和統(tǒng)一性。通過建立全網(wǎng)的統(tǒng)一授時系統(tǒng),用來產(chǎn)生、保持和播發(fā)全網(wǎng)統(tǒng)一的標準時間,為各類氣象應用提供基準時間。在結(jié)構(gòu)上采用了層次式的時間分布體系,國家氣象信息中心在國家級配置兩臺時鐘服務器,作為整個中國氣象局寬帶網(wǎng)絡統(tǒng)一授時系統(tǒng)的主時鐘源,并與高精度時間源進行同步,各省客戶端從省級時間服務器經(jīng)由主服務器獲得時間同步,正常情況下二級服務器和客戶機將優(yōu)先采用最可靠、最準確的服務器及傳輸路徑進行同步,在省級NTP服務器中將傳輸路徑分為主動同步路徑和備份同步路徑,兩者都同時進行時間信息包的傳輸,保障時間同步的可靠性。

2.2 NTP服務器的組成

省級配置兩臺NTP服務器,一臺布署在國內(nèi)通信系統(tǒng)的雙向安全區(qū)內(nèi),授時時鐘源為國家局 NTP服務器;一臺布署在省級局域網(wǎng)內(nèi),時鐘源設置為雙向安全區(qū)內(nèi)的另一臺時鐘源,分別為新一代信息系統(tǒng)和省級網(wǎng)絡內(nèi)用戶提供校時服務。NTP服務器采用了兩臺 linux服務器,一般的 Linux發(fā)行版都會帶NTP軟件包,如系統(tǒng)中沒有安裝,可以用 rpm命令安裝此包,由于 NTP使用 udp協(xié)議,因此必須開放其 123端口。

2.3 NTP服務器的相關配置

2.3.1 與NTP服務有關的Linux系統(tǒng)文件及命令

/etc/ntp.conf:這個是 NTP服務的主要配置文件,不同的Linux版本文件所在的目錄可能會不同。

/usr/share/zoneinfo:在這個目錄下規(guī)定了各主要時區(qū)的時間設定文件。

/etc/sysconfig/clock:這個文件是 Linux的主要時區(qū)設定文件。每次啟動后,Linux會自動讀取這個文件來設定系統(tǒng)預設要顯示的時間。

/etc/localtime:這個文件是本地系統(tǒng)的時間設定文件。

2.3.2 與 NTP及系統(tǒng)時間有關的執(zhí)行文件

/bin/date:Linux系統(tǒng)上面的日期與時間修改及輸出命令。

/sbin/hwclock:在Linux系統(tǒng)中主機的 B IOS時間與系統(tǒng)時間是分開的,所以使用 date這個指令調(diào)整了時間之后,只是調(diào)整了 linux的系統(tǒng)時間,還需要使用 hwclock才能將修改過后的時間寫入 B IOS,這個命令必須 root用戶才能執(zhí)行 。

/usr/sbin/ntpd:NTP服務的守護進程文件,需要啟動它才能提供NTP服務。

/usr/sbin/ntpdate:NTP客戶端用來連接NTP服務器命令文件。

3 NTP服務端和客戶端的配置過程

3.1 NTP服務器的配置

NTP服務器主要的配置是編輯 /etc/ntp.conf文件,在文件中添加如下配置:

restrict參數(shù)設定了NTP服務器的權(quán)限,其中 IP可以是 IP地址,也可以是 default,default就是指所有的 IP,restrict可以針對子網(wǎng)、IP來進行限制,nomodify參數(shù)表示客戶端不能更改服務端的時間參數(shù),但是客戶端可以通過服務端進行網(wǎng)絡校時,nomodify參數(shù)表示客戶端可以通過服務器端校驗,但不能更改服務器端參數(shù)。noquery參數(shù)不提供客戶端的時間查詢,notrust表示客戶端除非通過認證,否則該客戶端來源將被視為不信任子網(wǎng),若互相校時,上面命令去掉 nopeer參數(shù)。

restrict 127.0.0.1表示開啟內(nèi)部遞歸網(wǎng)絡接口 lo。

server這個參數(shù)設定上級時間服務器,每一個服務器都獨立一行,如果某一臺服務器上指定了prefer(偏好參數(shù)),則優(yōu)先使用該服務器進行校時,服務器的表示可以采用 IP地址或者域名,NTP服務器需要時間比較準確的 NTP服務器來更新自己的時間,所以在 NTP服務器上配置一部上級時間服務器來進行校準,在這里選擇國家氣象局的NTP服務器以獲得全網(wǎng)的精準時間。

driftfile指定了用來保存系統(tǒng)時鐘頻率偏差的文件,ntpd程序使用它來自動補償時鐘的自然漂移,使得時鐘即使在切斷外來時源的情況下,仍能保持相當?shù)臏蚀_度。driftfile后面接的文件需要使用完整的路徑文件名,不能是鏈接文件,并且文件的權(quán)限必須設定成 ntpd守護進程可以寫入。

3.2 NTP服務器配置完成進程鏈接

由于 Init進程是系統(tǒng)啟動之后的第一個用戶進程,init進程上來首先做的事是去讀取/etc/目錄下inittab文件中 initdefault ID值,這個值稱為運行級別(run-level)。它決定了系統(tǒng)啟動之后運行于什么級別。這個級別從 0到 6,具有不同的功能。每個級別要執(zhí)行哪些服務就在相對應的目錄下,因此需要把NTP進程鏈接入啟動的級別中,由于平時啟動在級別 5,因此執(zhí)行以下操作:

3.3 啟動NTP服務器并檢查時間同步情況

如查看結(jié)果與上表結(jié)構(gòu)類似,則配置成功。

3.4 Linux校時計算機的配置方法

運行 Linux或類 UN IX系統(tǒng)的服務器 (以 Red-hat系統(tǒng)為參考),編輯 /etc/ntp.conf文件,

然后啟動 ntp服務,/etc/init.d/ntpd start即可,其中啟動 ntpd參數(shù)可為 restart start stop,并且可以通過 ntpq– p檢查時間同步情況。

3.5 運行W indows XP和W indows 2003操作系統(tǒng)的服務器或計算機

一方面可通過雙擊系統(tǒng)托盤下方的時間,彈出[日期時間屬性 ]對話框,選擇 [Internet]時間選項卡。在服務器地址欄輸入時間服務器的 IP地址,然后點擊“確定”按鈕保存?？梢怨催x自動同步,也可以手動按[立即更新 ]來同步時間。由于系統(tǒng)默認的時間同步間隔是 7d,這樣的同步間隔對一些業(yè)務系統(tǒng)來說精度是遠遠不夠的,需要提高對時頻率,則需要修改注冊表中的自動同步間隔項以提高同步精度。

①在“開始”菜單→“運行”項下輸入“Regedit”進入注冊表編輯器。

②在 [HKEY_LOCAL_MACH INESYSTEM CurrentControlSetServicesW32TimeT imeProviders NtpClient]分支中雙擊 SpecialPollInterval鍵值,將對話框中的“基數(shù)欄”選擇到“十進制”上。

③對話框中顯示的數(shù)字正是自動對時的間隔(以秒為單位),如默認的 604800就是由 7(d)×24 (h)×60(min)×60(s)計算來的。設定時間同步周期 (建議設為 900=15min或 3600=1h等周期值),填入對話框,點擊確定保存關閉對話框。

4 常見問題和解決辦法

①由于NTP服務器的安裝和配置必須使用 root用戶,建議配置大型網(wǎng)絡的時候,不要裝在重要數(shù)據(jù)庫服務器或者Web主機上,避免對其他業(yè)務造成影響。此外每次重啟 NTP服務器之后大約要 3-5min客戶端才能與 server建立正常的通訊連接,否則在客戶端執(zhí)行“ntpdate服務器 IP”的時候?qū)⒎祷? 27 Jun 10:20:17 ntpdate[21920]:no server suitable for synchronization found。

②在遠程服務器的 jitter值是 4000并且 delay和 reach的值是 0時,或者在遠程服務器的 jitter值是 4000時,說明時間同步存在問題,應該檢查本地防火墻是不是沒有正常開放 123端口,阻斷了與NTP服務器的通訊,部分殺毒軟件中也整合了防火墻功能,需要仔細檢查。

③如果同步不正?？梢赃M入DOS調(diào)試,輸入 net time/querysntp設置允許使用外部的NTP服務器,net time/querysntp設定要同步的 NTP服務器,net stop w32time停止 windows的時間服務,net start w32time重啟windows的時間服務,使NTP設置生效。

5 結(jié)論

全國氣象系統(tǒng)基于NTP和 SNTP協(xié)議采用兩級時間服務器結(jié)構(gòu),在省級通過適度冗余的高可靠性服務器架構(gòu)建設的氣象信息網(wǎng)絡統(tǒng)一授時系統(tǒng),為氣象數(shù)據(jù)的傳輸、氣象信息網(wǎng)絡系統(tǒng)中的各種設備運行、管理系統(tǒng)、衛(wèi)星資料接收、視頻會商系統(tǒng)等各項業(yè)務都提供了一個精確的時間參考。省級 NTP服務器安裝完成后,為省級、地區(qū)、臺站提供了一個準確的時間精度,避免了業(yè)務系統(tǒng)的時間漂移造成的遲報情況,并且對重要業(yè)務系統(tǒng)的時間校準提供了自動方便的校時方式,對各個氣象業(yè)務系統(tǒng)的統(tǒng)一開展、穩(wěn)定運行都具有十分重要的意義。

TP393

B

2009-10-13

汪華 (1974-),女,工程師,主要從事網(wǎng)絡管理與維護工作。

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