NTP如何構(gòu)建和維護網(wǎng)絡(luò)時間同步（二）

NTP的性能

NTP如何調(diào)整系統(tǒng)的時間

  逐漸修正應(yīng)用, 直到頻率誤差補償，所以它可能需要長達三個小時 ；當(dāng)然最終可實現(xiàn)的精度取決于所使用的時間源。基本上客戶端沒有比它的服務(wù)器端更準(zhǔn)確。此外網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量也會影響最終的精度，緩慢且不可預(yù)測的網(wǎng)絡(luò)延遲將會影響到時間同步。

  NTP維護服務(wù)器和客戶端時差小于128ms。在互聯(lián)網(wǎng)上不同網(wǎng)絡(luò)延遲的典型精度范圍約5ms to 100ms,。最近的一項調(diào)查表明,90%的NTP服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)延時低于100ms，約99%的對等體之間偏差小于1秒。

  在運行Linux 系統(tǒng)的intel處理器上，PPS的同步精度在50μs，穩(wěn)定性優(yōu)于0.1PPM。

  David Dalton 有相同的描述：“這大多數(shù)情況下取決于你的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然,你可以讓你的機器在幾毫秒的彼此相互連接與正常10T以太網(wǎng)連接,而不是太多的路由器之間的跳轉(zhuǎn)。如果所有的機器都在相同的安靜的子網(wǎng),NTP可以很容易地讓他們在一個毫秒以下。但是如果你的網(wǎng)絡(luò)擁擠，或者你有一個廣播風(fēng)暴(比如每秒1000廣播數(shù)據(jù)包),這導(dǎo)致你的CPU平均負載超過100%，只能檢查和丟棄廣播數(shù)據(jù)包? 如果你的路由器失去了判斷?您的本地系統(tǒng)時間可以漂移之外的“幾毫秒”窗口的情況下。”

多久系統(tǒng)時鐘更新一次？

  時間應(yīng)該是一個連續(xù)和穩(wěn)定的,ntpd很少更新時鐘。但是為了修正時鐘錯誤,時間更新經(jīng)常被使用。如果adjtime()被使用,ntpd每秒鐘將更新系統(tǒng)時鐘。如果ntp_adjtime()被使用,操作系統(tǒng)可以自動補償時鐘錯誤,只需要極少的更新。

  NTP授時同步系統(tǒng)頻率調(diào)整值多久更新?NTP是維持內(nèi)部時鐘的指標(biāo)，如果時鐘看起來穩(wěn)定, 發(fā)生校正參數(shù)頻率會更少。如果時鐘不穩(wěn)定，跟新校正參數(shù)會更頻繁。使用鎖相環(huán)技術(shù)（PLL），只要微小的變化就可以更長的時間。

  這里有個決定值poll adjust，通過ntpdcloopinfo命令進行查詢。-30意味著減少輪詢間隔(minpoll和maxpoll),而30意味著增加它的的范圍內(nèi)。這個值是看門狗定時器自上次更新的時間。

ntpdc> loopinfo

offset: -0.000102 s

frequency: 16.795 ppm

poll adjust: 6

watchdog timer: 63 s

  ntpd的最新版本，似乎更新調(diào)整值的頻率更低，即使參考時間來源查詢更加頻繁,當(dāng)?shù)氐南到y(tǒng)時鐘調(diào)整較少。這些誤差估計有多可靠在理論上維護時鐘誤差的數(shù)值,實際上一些軟件缺陷導(dǎo)致這些數(shù)字有問題。例如新內(nèi)核時鐘模型對納秒分辨率的處理，是基于過于樂觀的時鐘偏移估計。這個bug已經(jīng)在2000年8月修復(fù),但不同版本的NTP守護進程對相同的硬件可能產(chǎn)生不同的估計。

客戶數(shù)量的限制是什么?

  限制實際上取決于幾個因素,如主處理器的速度和網(wǎng)絡(luò)帶寬,但限制是相當(dāng)多的。 Terje Mathisen曾經(jīng)提出一個計算：2 packets/256 seconds * 500 K machines ->4 K packets/second (half in each direction).數(shù)據(jù)包大小接近最小,甚至一定小于128字節(jié)密碼認證: 4 K * 128 -> 512 KB/s.所有只要你有一個100 Mbit / s全雙工網(wǎng)絡(luò)中央交換機，平均網(wǎng)絡(luò)負載是最大量的2 - 3%NTP的穩(wěn)定性；什么是層次層次是同步的測量距離，是比延時和抖動更靜態(tài)的測量值。主要是從客戶端到達參考源的數(shù)量，因此參考源處于0層。時鐘服務(wù)器一般在一層。在網(wǎng)絡(luò)中非有效的NTP信息處備設(shè)置也被設(shè)置為0層。

  服務(wù)器同步到n層時間源，將自身設(shè)置為運行在層次n+ 1。層次的上限為15。層次的目的是為了采用更低的服務(wù)器層，避免同步循環(huán)。一般10層以后的時間源為非可信時間源，許多設(shè)備在出廠時被設(shè)置為10層。如何避免同步循環(huán)服務(wù)器能對來自同一個時間源不同路徑的時間進行識別。這可以避免可能導(dǎo)致的過度錯誤積累。

  為避免重復(fù)將互聯(lián)網(wǎng)地址的源標(biāo)識符用作參考,引用標(biāo)識符被限制在32位，用于形成一個無環(huán)同步網(wǎng)絡(luò)。（參見 Q: 5.1.4.1.）

  該算法更準(zhǔn)確地找到最短路徑生成樹和基于同步跳數(shù)距離測量。引用標(biāo)識符提供了額外的信息,以保證相鄰循環(huán)條件下的拓撲迅速變化。這是一個任何教科書上眾所周知的計算機網(wǎng)絡(luò)路由算法問題。IPv6用于相同的目的引用ID字段時間戳。

NTP的同步頻率minpoll和maxpoll允許的范圍是什么?

  NTP重新啟動后默認輪詢值是由minpoll***，默認值minpoll 為6(2^6=64秒)和maxpoll 為10(2^10=1024秒)。xntp3 - 5.93 - e的最小和最大允許范圍值是4(2^4=16秒)和14(2^14=4.5小時)。實際上當(dāng)輪詢間隔大于1024秒時，內(nèi)核頻率就轉(zhuǎn)向FLL模式。

  ntp-4.0.99f最小和最大允許范圍值是4(2^4=16秒)和17(2^17=1.5天)。這些值來自ntp.h文件。如果更新間隔時間超過2048秒，修改后的內(nèi)核頻率會自動切換到FLL模式。

最好的輪詢間隔是什么?

  實際上這個沒答案 ：更短的輪詢間隔更新,將對抖動更加敏感和更快發(fā)現(xiàn)隨機錯誤。更長時間的間隔，可能需要更大的修正與更常時間重新發(fā)現(xiàn)重大錯誤。然而這兩者之間似乎有一個***的。常見操作系統(tǒng)時鐘這個值是接近默認最大輪詢時間1024秒。

操作系統(tǒng)如何調(diào)整時間

  為了保持正確的時間, 必須使用xntpd調(diào)整系統(tǒng)時鐘。不同的操作系統(tǒng)提供不同的手段,但是下面列出最普遍的。

基本上有四個系統(tǒng)調(diào)可以實現(xiàn)NTP科學(xué)的馴服系統(tǒng)時鐘:settimeofday(2) step ***調(diào)整時間。這種方法使用在如果時間遠超過128毫秒。

  adjtime(2) slew平緩調(diào)整時間。調(diào)整時間意味著改變虛擬軟件時鐘的時鐘頻率使其更快或更慢,直到達到校正的請求。調(diào)整偏差較大的時間可能需要一段時間。例如標(biāo)準(zhǔn)Linux調(diào)整時間的速度約每秒0.5毫秒。

ntp_adjtime(2) 控制幾個參數(shù)的軟件時鐘(也稱為內(nèi)核馴服)，包括如下幾個方面。

  調(diào)整軟件時鐘偏移,可能糾正虛擬頻率直接調(diào)整虛擬軟件時鐘頻率啟用或禁用PPS事件處理閏秒的控制處理讀取和設(shè)置一些相關(guān)特征值的時鐘hardpps(),它是一個函數(shù)，只從一個中斷服務(wù)例程調(diào)用操作系統(tǒng)。如果啟用hardpps()將更快的調(diào)整頻率和校正內(nèi)核時鐘偏差，以適應(yīng)外部信號 。